高速機床接口的可靠性技術(shù)研究.pdf

1、高速加工技術(shù)作為當今制造業(yè)四大先進制造技術(shù)之一，是目前最具有使用價值且應(yīng)用最為廣泛的先進加工技術(shù)，極大地促進航天航空業(yè)、汽車制造業(yè)和軍工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。高速刀柄與主軸聯(lián)接的可靠性直接決定加工精度與零件表面質(zhì)量、高速機床及工具系統(tǒng)的使用壽命、加工的經(jīng)濟成本與安全性等。如何科學合理地評價高速刀柄/主軸聯(lián)接的可靠性對充分發(fā)揮其優(yōu)異的加工性能，保證高速加工的安全性具有重要的理論意義和實用價值。
　　本論文通過理論分析和有限元數(shù)值模

2、擬等研究方法對高速刀柄/主軸聯(lián)接的可靠性進行系統(tǒng)地研究。本論文全文共有六章：第一章緒論，第二章高速刀柄/主軸聯(lián)接特點與可靠性理論基礎(chǔ)，第三章高速刀柄/主軸聯(lián)接可靠性模型，第四章高速刀柄/主軸聯(lián)接可靠性的數(shù)值模擬及可靠性分析，第五章高速刀柄/主軸聯(lián)接可靠性評價，第六章研究結(jié)論與展望。本研究的主要工作和成果為：
　?。?）通過彈塑性力學理論建立HSK刀柄與主軸聯(lián)接的力學模型，應(yīng)用可靠性理論中的應(yīng)力-強度干涉理論分別建立高速刀柄/主軸錐

3、面聯(lián)接強度可靠性模型、疲勞強度可靠性模型，并通過概率密度函數(shù)分析法給出高速刀柄/主軸可靠度計算公式?；诟咚俚侗?主軸聯(lián)接的功能，建立了傳遞扭矩可靠性模型、端面定位可靠性模型，部分研究成果已應(yīng)用于精密工具產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標準：主軸-刀柄聯(lián)接可靠性評價方法（GLB/T0013-2015）。研究工作為提高高速刀柄在初始設(shè)計階段可靠性提供理論依據(jù)。
　?。?）基于蒙特卡洛法通過有限元法對高速刀柄/主軸聯(lián)接可靠性進行數(shù)值模擬，對高速刀

4、柄/主軸錐面聯(lián)接強度可靠性、傳遞扭矩可靠性、端面定位和疲勞強度可靠性進行分析，并揭示過盈量、夾緊力和轉(zhuǎn)速這三個影響因素之間相互影響規(guī)律。研究結(jié)果為提高高速刀柄/主軸聯(lián)接可靠性提供技術(shù)支撐。
　?。?）應(yīng)用模糊數(shù)學理論，探討了建立高速刀柄/主軸聯(lián)接模糊可靠性模型的必要性，通過半梯形與梯形隸屬函數(shù)建立高速刀柄/主軸聯(lián)接模糊可靠性數(shù)學模型并給出相關(guān)公式。研究方法和結(jié)果為更加科學地評價刀柄的可靠性提供新的思路。
　?。?）引入固有可

5、靠度和現(xiàn)場可靠度概念，給出相關(guān)公式并通過實例應(yīng)用計算出不同工況下的高速刀柄/主軸固有可靠度和現(xiàn)場可靠度，并指出現(xiàn)場可靠度低于固有可靠度，這就要求我們在日常生產(chǎn)中使用高速刀柄時要減小外界影響因素。研究結(jié)果為科學地指導實際生產(chǎn)加工，提高高速刀柄可靠性提供一定的參考意義。
　　本課題研究獲得國家自然科學基金項目（高檔數(shù)控機床主軸/刀具接口設(shè)計理論與檢測技術(shù)研究(51275217)）和國家重大科技專項（高性能數(shù)控刀具性能測試與檢測技術(shù)平臺