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刀柄作为刀具与机床主轴的连接桥梁,直接影响着机床的加工特性,其连接性能也成为制约机床向高速、高精度方向发展的瓶颈。研究刀柄结合部特性对提高机床设计及使用性能具有重要意义。本文基于结合面静态基础特性参数,建立刀柄结合部静态特性解析模型,通过搭建的刀柄结合部试验系统开展相关的刀柄结合部静态实验研究。
首先,基于结合面基础特性参数建立了刀柄结合部静力学模型,推导了刀柄结合部的静刚度公式,基于FORTRAN语言编写了相应的刀柄结合部的静刚度计算程序。
其次,建立了刀柄结合部轴向刚度、径向刚度及角刚度的实验模型,搭建了相应的刀柄结合部静刚度试验装置。以BT刀柄为研究对象,通过试验验证了刀柄结合部的静刚度解析方法及计算程序的正确性;基于所编写的刀柄结合部静刚度计算程序开展刀柄接触应力分布规律的研究。
最后,基于所开发的刀柄静刚度试验装置,开展了BT系列刀柄结合部静刚度系列试验研究,得到了不同介质条、刀柄材料条、刀柄规格下的刀柄结合部轴向拉力、轴向刚度曲线及不同拉力作用下刀柄结合部的径向刚度、角刚度曲线,并获得了刀柄合理预拉力范围。论文所开展的刀柄结合部静动态特性解析与试验研究为刀柄设计开发及机床整机性能预测等研究奠定良好基础。