嵌入式測(cè)溫刀柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其動(dòng)態(tài)特性分析研究.pdf

1、隨著數(shù)控機(jī)床和加工中心向高速化方向發(fā)展,高速銑削過(guò)程中所產(chǎn)生的大量切削熱,對(duì)立銑刀產(chǎn)生熱疲勞沖擊,加劇刀具磨損甚至導(dǎo)致破損失效,影響加工精度。為了測(cè)量立銑刀切削溫度,通過(guò)改進(jìn)刀柄的結(jié)構(gòu),把測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)采集模塊安裝到刀柄內(nèi)部,使其和刀柄一同旋轉(zhuǎn),通過(guò)無(wú)線通訊傳輸?shù)缴衔粰C(jī),讀取并轉(zhuǎn)換為溫度值實(shí)時(shí)顯示,實(shí)現(xiàn)高速切削刀具刃區(qū)溫度的實(shí)時(shí)、直接、連續(xù)測(cè)量,為刀具磨損破損研究提供更加直接有力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　本文以廣泛應(yīng)用的BT40刀柄和HSK-A

2、63刀柄為研究對(duì)象,開(kāi)展了熱電偶測(cè)溫刀柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、相關(guān)理論研究、仿真分析及實(shí)驗(yàn)研究工作。具體如下:
　　綜合考慮現(xiàn)有刀柄的適用轉(zhuǎn)速范圍,選定BT40和HSK-A63兩種刀柄為研究對(duì)象。闡述兩種刀柄的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能,以彈塑性力學(xué)為基礎(chǔ),構(gòu)建了主軸-刀柄聯(lián)接系統(tǒng)理論分析模型。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的錐柄結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)采集模塊的需求設(shè)計(jì)出熱電偶測(cè)溫刀柄,在對(duì)刀柄不斷優(yōu)化和改進(jìn)的基礎(chǔ)上,完成兩種工具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　基于BT4

3、0及HSK-A63刀柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和理論分析,利用Pro/E5.0軟件建立工具系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集模塊的三維實(shí)體模型。根據(jù)結(jié)構(gòu)中各個(gè)部件的材料性質(zhì)在有限元軟件中分別設(shè)置材料屬性,依據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際工作情況對(duì)有限元模型進(jìn)行合理的加載和約束,并在劃分出比較優(yōu)良網(wǎng)格單元的前提下,分析工具系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集模塊在工況下的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng),對(duì)不合理的部分進(jìn)行調(diào)整并修改前期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),進(jìn)一步改進(jìn)刀柄的結(jié)構(gòu)形式,從而對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　利用有限元模態(tài)分析功能,構(gòu)

4、建了熱電偶測(cè)溫工具系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,計(jì)算出工具系統(tǒng)在自由狀態(tài)和工況約束狀態(tài)下的固有頻率和振型;然后,利用有限元軟件研究和分析了在不同動(dòng)態(tài)激勵(lì)作用下,承受不平衡量的工具系統(tǒng)所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及變化規(guī)律。
　　工具系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究,確定模態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究的原理和方法,完成實(shí)驗(yàn)裝置的布置、裝配和調(diào)試。通過(guò)對(duì)測(cè)溫工具系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)有限元模型的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證,同時(shí),實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了其有限元仿真結(jié)果的合理性。動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)測(cè)試了BT