基于ANSYS数控铣削刀柄的模态分析.pdf

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1、主题：现代制造与刀具技术基于ANSYS数控铣削刀柄的模态分析孙永吉①邹雪娟②(①兰州工业学院，甘肃兰州730050；②中国石油兰州石化公司甘肃兰州730060)摘要：以数控铣削常用的BT40和JT40刀柄为研究对象，利用ANSYS软件建立刀柄模型，并对其进行模态分析，获得了BT40和JT40的振动特性。根据刀柄的性能和特点来优化机床整体结构，为数控机床主轴结构、额定转速、X／Y／Z最大进给速度、丝杠螺距设计。切削用量选择提供重要理论指导。关键词：数控铣削刀柄ANSYS模态分析中图分类号：TG714文献标识码：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现代数控机床的设计趋于信息化、人性化、绿色化的是整体式BT40和JT40刀柄，其结构如图1所示。和数字化，机床的操作日趋简便。但大多设计者只将_——机床作为一个整体进行分析，而没有考虑机床装上刀11．147：24kl柄系统后在加工中这个整体的性能，以及机床设计中_——_选定的额定参数、丝杠螺距等在机床加工过程中产生L--c,lm的激励频率是否避开刀柄固有频率，这种机床应该选e一．择哪种刀柄比较合理等因素。因为机床离不开刀柄系j5统，它不仅影响数控机床的生产效率，而且直接影响工(a)BT40

5、刀柄结构图件的加工质量，要根据刀柄的性能和特点来优化设计16．1机床的结构，科学合理设计机床各项运动额定参数值，避免盲目追求速度而影响机床的使用性能。1常用刀柄的结构现代数控铣床和加工中心使用的刀柄已标准化J，刀柄分为模块式和整体式。刀柄通过拉钉和主(b)JT40刀柄结构图轴内的拉刀装置固定在机床主轴上，其作用是夹持刀图1刀柄结构图具，传递速度和扭矩。刀柄与主轴孑L的配合锥面一般采用7：24的锥度，这种锥柄不自锁，换刀方便，与直柄相比有较高的定心精度和刚度。在我国应用最广泛硒、r；；一‘u10口·51·主题：现代制造与刀具技术表1刀柄计算结果HzBT40刀柄JT4

6、0刀柄阶数TIME／FREQ振型特征阶数TIME／FREQ振型特征l266．2端面左右两侧明显位移l376．8端面圆周明显位移2269．j端面上下两侧明显位移2381．8端面圆周明显位移3437．3圆周明显位移3586．9键槽所在圆周明显位移4912．1左右边沿处位移4l475．0端面圆周四处位移变形表2XK714数控铣床前10阶固有振动频率Hz于激励频率，故不会产生共振。阶数TIME／FREQ阶数TIME／FREQ常用数控铣床的X／Y／Z进给速度最大为80m／l70．5846297．90rain，丝杠螺距为5mm，其产生的最大激励频率为80x292．99873l

7、9．341000／60／5=266．667Hz，根据表1可知BT40刀柄1、3151．418334．952阶固有频率和该激励频率接近，若选择BT40刀柄易4l89．159384．3O产生共振，根据分析结果该机床应设计成配备JT40刀5262．96lO438．54柄的主轴结构形式。5结语Hz接近，BT40刀柄3阶固有频率437．3Hz和机床10阶固有频率438．54Hz接近；JT40刀柄前2阶固有频本文基于ANSYS软件对生产中常用的BT40和率均在机床前10阶固有频率范围内，JT40刀柄381．8JT40两种整体式刀柄进行了分析，得出了其结构相关Hz和机床9阶固有

8、频率384