液壓膨脹夾頭的靜動態(tài)特性及應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、高速切削加工是一項高新技術(shù),它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征,在航空航天業(yè)、模具工業(yè)、電子行業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用,并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟效益,是當(dāng)代先進制造技術(shù)的重要組成部分。高速切削用的刀具,尤其是高速旋轉(zhuǎn)刀具,由于旋轉(zhuǎn)速度很高,無論從保證加工精度方面考慮,還是從操作安全方面考慮,對它的裝夾技術(shù)有很高的要求。彈簧夾頭、螺釘?shù)葌鹘y(tǒng)的刀具裝夾方法已經(jīng)不能滿足高速加工的需要。開發(fā)新型的刀具夾頭已成為高速切削技術(shù)的

2、一個重要的組成部分。
　　 靜壓膨脹夾頭由于具有定位精度高,使用方便,壽命長等優(yōu)點,在數(shù)控加工中心和自動化生產(chǎn)線上得到廣泛的應(yīng)用。本文通過理論分析,數(shù)值模擬和實驗數(shù)據(jù)驗證對靜壓膨脹夾頭靜、動態(tài)特性進行了系統(tǒng)地研究。研究的主要內(nèi)容和成果如下:
　　 (1)應(yīng)用流體力學(xué)和彈塑性力學(xué)理論,建立了高速狀態(tài)下刀具聯(lián)接系統(tǒng)理論分析模型,完成高速狀態(tài)下靜壓膨脹夾頭的變形及其內(nèi)部流場壓強分布理論分析。研究表明,在高速加工時,由于離心力的

3、作用,靜壓膨脹夾頭內(nèi)部流場的壓強并不處處相等。
　　 (2)對靜壓膨脹夾頭的夾持性能進行了靜態(tài)數(shù)值模擬。利用有限元分析法對靜壓膨脹夾頭的傳遞扭矩進行了分析并驗證了模擬結(jié)果是可靠的。揭示了夾頭的油壓、間隙、夾頭液壓油腔部分的結(jié)構(gòu)對夾頭的傳遞扭矩的影響規(guī)律。
　　 (3)研究了高速加工狀態(tài)下夾頭靜壓膨脹夾頭的夾持性能。通過流體分析軟件CFX研究了不同轉(zhuǎn)速下靜壓膨脹夾頭內(nèi)部流場的壓力分布規(guī)律,揭示了在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下時,靜壓膨脹

4、夾頭與刀具的配合間隙、轉(zhuǎn)速及液壓油的油壓對液壓夾頭夾緊性能的影響規(guī)律。研究表明,作用在靜壓膨脹夾頭內(nèi)壁的壓強隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小,傳遞切削扭矩的能力也隨之減小,這很好地解釋了高速加工時靜壓膨脹夾頭夾持失效的因為。
　　 (4)夾頭的徑向夾持剛度對加工的表面質(zhì)量以及夾頭刀具的整體震動都有著重要的影響,分析各個因素對徑向加持剛度的影響,取得合理參數(shù)優(yōu)化靜壓膨脹夾頭的加工性能。本文分析了夾頭刀具的配合間隙、不同油腔凸起長度、不同油壓以