针对液压膨胀夹头的径向刚度分析

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1、第4期机械设计与制造2012年4月MachinelTDesign&Manufacture文章编号：1001—3997(2012)04—0111—03海莉液压膨胀夹头的径向刚度分析术：遥：徐燕云张伟展王树林王贵成臻(江苏大学机械工程学院，镇江212013)AnalysisonradialstiffnessofhydraulicexpansionchuckXUYan—YHH，ZHANGWei—zhan，WANGShu—lin，WANGGui—cheng(SchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)；【摘

2、要】液压膨胀式夹头刀柄是一种采用液压膨胀原理夹持刀具的超高精度刀具夹头，夹头的径}向夹持刚度对加工零件的表面质量以及夹头刀具的整体震动都有着非常重要的影响。为了充分发挥液；压膨胀夹头刀柄在高速加工中的应用潜能和效用，利用有限元分析法对静压膨胀夹头的径向夹持刚度；影响因素进行了分析。分析了夹头～刀具的配合间隙、油腔凸起长度、油压以及转速对夹头径向夹持刚》度的影响，研究结果对于夹头的生产制造和合理控制加工质量提供有效的依据和参考。；关键词：静压膨胀式刀具夹头；接触分析；刚度分析i【Abstract】Thetoolclampingchuckbasedonhydraulicexpansionisone

3、kindoftoolclampingchuck}withultra—highprecision，whichradialclampingstiffnessinfluencesthesurfacequalityofthemachining}partsandtheoverallvibrationofthetoolclampingchucklot．Togivefullplaytothepotentialityand；ctivenessofhydraulicexpartsionchuckinhigh-speedmachining，severaldifferentimpactingfactorsoft》t

4、heradialstiffnessofhydraulicexpansionchuckhavebeen,analyzedinit．Meanwhiletheimpactofmatch一；gapsbetweenchuckandtool，6lengthofoilchamber(13wellasoilpressureandrotatingspeedonlradialclampingstiffnessofthechuckisanalyzed，whichresultsprovideseffectivebasisandreferencefor》chuckmanufacturingandrationalcont

5、rolofprocessingquality．；Keywords：Hydraulicexpansiontoolchuck；Contactanalysis；Stifnessanalysis中图分类号：TH16，TG759文献标识码：A内六角扳手拧紧加压螺栓、提高油腔内的油压时，封闭油腔中的每1引言个部分都会受到相同的压力，使油腔的内壁均匀而对称的向轴线静压膨胀式刀具夹头是一种采用静压膨胀原理夹持刀具的方向膨胀而夹紧刀具；当松开加压螺栓时，油腔内油压回落，装夹超高精密夹头，它具有优良技术性能，适用于在加工中心、高精度孑L内壁在弹性回复力的作用下回复到原始直径而松开刀具。镗铣床和柔性生产线上夹持钻头

6、、铰刀、铣刀等。相对于弹簧夹头、收缩夹头和力膨胀夹头，液压膨胀夹头具有极高的重复夹紧精度(≤3m)、稳定可靠的夹紧力、能够传递很高的扭矩、极优的阻尼减振性能。目前德国静压膨胀式刀具夹头已广泛用于汽车、机械等制造行业，在中国也有许多机械加工企业成功地使用这种刀具夹头。刀具在实际加工中，总是单侧刀刃收到来自于工件的斜向力，可以分解为径向力和切向力，由于刀具和夹头都是轴对称的，都可以归结到夹头刀具径向夹持刚度分析上l1l。夹持刚度的分析结果，图l静压膨胀夹头结构图可以对在高速加工过程中的大型、深型腔体加工以及复杂曲面模Fig1Thestaticpressureexpansionchuckstruct

7、ure具的刀具以及夹头的配合选取、加工参数，提供参考和理论基础日。3径向夹持刚度有限元模型2静压膨胀夹头的结构原理在有限模型分析过程中，夹头刀具模型町以简化为轴对称静压膨胀式刀具夹头结构，如图I所示。在夹头主体与装夹模型，但是由于径向刚度分析足所加载的／，J不是轴对称载荷，故孔的膨胀壁之间有一个环形封闭油腔，油腔内充满了专用液压油，不能采用轴对称模型。在ANSYS中对于轴对称模型非轴对称载可以将液