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1、主題：現(xiàn)代制造與刀具技術(shù)基于ANSYS數(shù)控銑削刀柄的模態(tài)分析孫永吉①鄒雪娟②(①蘭州工業(yè)學(xué)院，甘肅蘭州730050；②中國(guó)石油蘭州石化公司甘肅蘭州730060)摘要：以數(shù)控銑削常用的BT40和JT40刀柄為研究對(duì)象，利用ANSYS軟件建立刀柄模型，并對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析，獲得了BT40和JT40的振動(dòng)特性。根據(jù)刀柄的性能和特點(diǎn)來(lái)優(yōu)化機(jī)床整體結(jié)構(gòu)，為數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)、額定轉(zhuǎn)速、X／Y／Z最大進(jìn)給速度、絲杠螺距設(shè)計(jì)。切削用量選擇提供重要理論指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：數(shù)控銑削刀柄ANSYS模態(tài)分析中圖分類號(hào)：TG714文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AModalanalysisofNCmillingtoo
2、lshankbasedonANSYSSUNYongji①。ZOUXuejuan②((~LanzhouInstituteofTechnology，Lanzhou730050，CHN；(~LanzhouCompanyofCNPC，Lanzhou730060，CHN)Abstract：TakingBT40andJT40toolshankofNCmillingastheresearchobject，thistexthasestablishedsolidmodel，analyzedthemodelofBT40andJT40toolshankbyANSYSsoftware。a
3、ndobtainedthevibrationcharacteristics．Accordingtotheperformanceandcharacteristicsoftoolshanktooptimizetheoverallstructureofmachine，itwasveryimportantthatprovidingtheoreticalguidanceforCNCmachinespindlestructure，ratedspeed，X／Y／Zmaximumfeedrate，screwpitch，cuttingparametersetc．Keywords：N
4、CMilling；ToolShank；ANSYS；ModelAnalysis現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)趨于信息化、人性化、綠色化的是整體式BT40和JT40刀柄，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。和數(shù)字化，機(jī)床的操作日趨簡(jiǎn)便。但大多設(shè)計(jì)者只將_——機(jī)床作為一個(gè)整體進(jìn)行分析，而沒(méi)有考慮機(jī)床裝上刀11．147：24kl柄系統(tǒng)后在加工中這個(gè)整體的性能，以及機(jī)床設(shè)計(jì)中_——_選定的額定參數(shù)、絲杠螺距等在機(jī)床加工過(guò)程中產(chǎn)生L--c,lm的激勵(lì)頻率是否避開刀柄固有頻率，這種機(jī)床應(yīng)該選e一．擇哪種刀柄比較合理等因素。因?yàn)闄C(jī)床離不開刀柄系j5統(tǒng)，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，而且直接影響工(a)BT40
5、刀柄結(jié)構(gòu)圖件的加工質(zhì)量，要根據(jù)刀柄的性能和特點(diǎn)來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)16．1機(jī)床的結(jié)構(gòu)，科學(xué)合理設(shè)計(jì)機(jī)床各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)額定參數(shù)值，避免盲目追求速度而影響機(jī)床的使用性能。1常用刀柄的結(jié)構(gòu)現(xiàn)代數(shù)控銑床和加工中心使用的刀柄已標(biāo)準(zhǔn)化J，刀柄分為模塊式和整體式。刀柄通過(guò)拉釘和主(b)JT40刀柄結(jié)構(gòu)圖軸內(nèi)的拉刀裝置固定在機(jī)床主軸上，其作用是夾持刀圖1刀柄結(jié)構(gòu)圖具，傳遞速度和扭矩。刀柄與主軸孑L的配合錐面一般采用7：24的錐度，這種錐柄不自鎖，換刀方便，與直柄相比有較高的定心精度和剛度。在我國(guó)應(yīng)用最廣泛硒、r；；一‘u10口·51·主題：現(xiàn)代制造與刀具技術(shù)表1刀柄計(jì)算結(jié)果HzBT40刀柄JT4
6、0刀柄階數(shù)TIME／FREQ振型特征階數(shù)TIME／FREQ振型特征l266．2端面左右兩側(cè)明顯位移l376．8端面圓周明顯位移2269．j端面上下兩側(cè)明顯位移2381．8端面圓周明顯位移3437．3圓周明顯位移3586．9鍵槽所在圓周明顯位移4912．1左右邊沿處位移4l475．0端面圓周四處位移變形表2XK714數(shù)控銑床前10階固有振動(dòng)頻率Hz于激勵(lì)頻率，故不會(huì)產(chǎn)生共振。階數(shù)TIME／FREQ階數(shù)TIME／FREQ常用數(shù)控銑床的X／Y／Z進(jìn)給速度最大為80m／l70．5846297．90rain，絲杠螺距為5mm，其產(chǎn)生的最大激勵(lì)頻率為80x292．99873l
7、9．341000／60／5=266．667Hz，根據(jù)表1可知BT40刀柄1、3151．418334．952階固有頻率和該激勵(lì)頻率接近，若選擇BT40刀柄易4l89．159384．3O產(chǎn)生共振，根據(jù)分析結(jié)果該機(jī)床應(yīng)設(shè)計(jì)成配備JT40刀5262．96lO438．54柄的主軸結(jié)構(gòu)形式。5結(jié)語(yǔ)Hz接近，BT40刀柄3階固有頻率437．3Hz和機(jī)床10階固有頻率438．54Hz接近；JT40刀柄前2階固有頻本文基于ANSYS軟件對(duì)生產(chǎn)中常用的BT40和率均在機(jī)床前10階固有頻率范圍內(nèi)，JT40刀柄381．8JT40兩種整體式刀柄進(jìn)行了分析，得出了其結(jié)構(gòu)相關(guān)Hz和機(jī)床9階固有
8、頻率384
