主轴—刀柄结合面刚度建模方法

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主轴—刀柄结合面刚度建模方法

高相胜1,2，张以都1,2，张洪伟3

1.北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室，北京100191;2.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191;3.北京石油化工学院机械工程学院，北京102617

收稿日期:2013-01-25 修回日期:2013-01-25 出版日期:2013-01-25 发布日期:2013-01-25

Modeling approach for interface stiffness of spindle-tool holder

GAO Xiang-sheng1,2，ZHANG Yi-du1,2，ZHANG Hong-wei3

1.State Key Laboratory of Virtual Reality Technology and Systems, Beihang University, Beijing 100191, China;2.School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100191, China;3.School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Petrochemical Technology, Beijing 102617, China

Received:2013-01-25 Revised:2013-01-25 Online:2013-01-25 Published:2013-01-25

摘要/Abstract

摘要： 为建立高速旋转状态下的主轴—刀柄结合面刚度模型，提出了经典弹性理论和吉村允孝积分法相结合的半解析方法，求解在高速旋转状态下的主轴—刀柄结合面刚度。采用文献［2］的实验数据验证了该方法的有效性。在此基础上建立了在高速旋转状态下的主轴—刀具耦合系统的动力学模型。采用基于Riccati变换的整体传递矩阵法，对主轴—刀具耦合系统的动态特性进行了分析。考察了主轴转速软化结合面刚度因素对系统动态特性的影响。通过对比说明，高速旋转产生的离心力对主轴—刀具耦合系统的动态特性有较大影响；所提的计算模型和方法可以实现高速旋转状态下的主轴—刀柄结合面刚度的求解。

关键词: 主轴, 高速旋转, 刚度软化, 结合面刚度

Abstract: To construct interface stiffness of spindle-tool holder model under high speed status, a semi-analytical method combined classic elasticity theory with Yoshimura integral method was proposed. On this basis, a dynamic model of spindle-tool holder coupling system under high speed status was established. Dynamic characteristic of the system was analyzed by utilizing whole transfer matrix method based on Riccati transformation. Effects of softening interface stiffness of spindle speed on dynamic characteristic of the system were investigated. By calculating and contrasting analysis, the conclusion showed that the centrifugal force induced by high speed rotation had great effects on dynamic characteristics of spindle-tool holder coupling system. The solution for interface stiffness of spindle-tool holder under high speed status was realized by proposed model and method.

Key words: spindle, high speed rotation, stiffness softening, interface stiffness, dynamic characteristics

中图分类号:

TG502
TH113

高相胜1,2，张以都1,2，张洪伟3. 主轴—刀柄结合面刚度建模方法[J]. .

GAO Xiang-sheng1,2，ZHANG Yi-du1,2，ZHANG Hong-wei3. Modeling approach for interface stiffness of spindle-tool holder [J]. .

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