NC5刀柄性能及其工具系统研究

论文摘要

高速加工是近年来发展起来的高新制造技术之一,实施高速加工可以大幅度提高加工效率、减小切削力和切削温度、提高刀具耐用度和加工表面质量。高速加工机床与刀具的接口技术直接影响和制约着高速加工的质量和效率,其研究受到国内外学者的高度关注。NC5刀柄是应用于高速加工的主要新型刀柄之一,开展NC5刀柄及其工具系统的结构和性能研究具有重要的理论意义和广阔的工程应用前景。本文在对国内外新型工具系统结构分析的基础上,主要致力于NC5刀柄及其工具系统的结构和性能研究,本研究的主要内容及其贡献为:1.深入分析了NC5工具系统的结构特征,通过和HSK以及BT工具系统的比较分析,揭示了NC5刀柄及其工具系统的结构内涵,指出其主要性能及应用领域,为其推广应用提供了理论依据。2.建立了NC5刀柄端面定位的力学模型,利用有限元分析的方法验证模型合理性,并应用本模型讨论了刀柄端面定位对承载能力的影响。此外,研究了在夹紧力作用下刀柄锥面的接触情况及其对承载能力的影响。3.建立出NC5刀柄和主轴联接的有限元模型,采用数值模拟的方法系统分析了联接系统在两种配合条件下径向刚度的变化。明确指出:在保证刀柄/主轴端面贴合的夹紧力下,径向刚度曲线可以分成三个阶段,增大夹紧力可以提高端面支撑作用,提高其联接的径向刚度。4.结合镗削加工,开发出NC5刀柄选用的专家系统,较好地解决了高速加工中NC5刀柄选择和切削参数选择等主要问题。该专家系统还具有较强的故障诊断功能,为高速加工技术的深入研究和广泛应用奠定了基础。本研究是国家“十五”科技攻关项目《高速加工工具系统的开发与应用》的组成部分之一,对系统研究并开发我国自主产权的新型高速刀柄及其工具系统具有重要意义和应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高速加工技术概述
• 1.2 高速加工工具系统
• 1.2.1 高速加工工具系统的发展状况
• 1.2.2 改进型7/24锥度高速加工用刀柄
• 1.2.3 新型刀柄
• 1.2.4 我国有关高速加工工具系统的研究与开发
• 1.3 NC5刀柄及其工具系统
• 1.4 本课题研究的主要内容及意义
• 第2章 NC5刀柄的结构与性能
• 2.1 NC5刀柄及其工具系统的结构
• 2.1.1 刀柄的定位与夹紧
• 2.2 NC5工具系统的性能及特点
• 2.2.1 NC5与HSK结构的比较
• 2.2.2 NC5与BT之间结构的比较
• 2.2.3 NC5刀柄性能特点
• 2.3 本章小结
• 第3章 NC5刀柄的承载能力分析
• 3.1 NC5工具系统的力学模型
• 3.2 有限元模型建立和边界条件设定
• 3.3 数值模拟结果与分析
• 3.4 锥面定位对NC5刀柄其承载能力的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 NC5工具系统的径向刚度
• 4.1 有限元分析
• 4.1.1 有限元模型建立
• 4.1.2 有限元分析结果
• 4.2 本章小结
• 第5章 NC5刀柄镗削加工专家知识系统
• 5.1 专家系统概述
• 5.1.1 专家系统的基本组成
• 5.1.2 专家系统的知识表示方法
• 5.1.3 专家系统的自动推理机制
• 5.2 NC5刀柄选用专家知识系统的建立
• 5.2.1 专家系统开发工具与建立数据库工具
• 5.2.2 NC5刀柄选用的决策规则
• 5.2.3 NC5刀柄选用专家系统的界面设计
• 5.2.4 NC5刀柄故障诊断的实现
• 5.2.5 NC5刀柄专家系统用户登陆界面
• 5.3 NC5刀柄选用专家系统的功能和特点
• 5.4 本章小结
• 第6章 研究结论及发展展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 需要继续深入研究的主要问题及发展展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位其间发表的论文
• 附表