对机夹可转位车刀的夹紧可靠性研究
•
技术综合
1 引言
2 刀具的静态夹紧可靠度
1.刀槽两垂直边 2.与刀槽接触的刀棱边 3.销子
图1 刀具夹紧可靠性模型
0，y0)，则OA0=。
o值基本上为常数，但由于制造、工艺等方面的误差，使A0成为一个随机变量。在实际夹紧时，由于不同的操作人员施加的夹紧力不同或其它结构方面的原因，销子与刀片内的接触点可能不是O点而是点O(x1，y1)，则OA1=。同样A1也是一个随机变量。由于一般厂家生产的刀片批量很大，A0和A1值变化不会很大，由中心极限定理，可以认为A0、A1均服从正态分布。令A0～N(µ0，s02)，A1～N(µ1，s12)，其中µ0，s0分别是A0的平均值和方差，µ1，s1分别是A1的平均值和方差。
0≥A1时刀片夹紧，则刀具夹紧结构可靠度为 R1=P{A0≥A1}=P{A0-A1≥0} (1)
1=F(ZR) (2)式中ZR=(µ0-µ1)/(s02+s12)½
式(2)即为机夹可转位刀具静态夹紧可靠度模型。
3 刀具的动态夹紧可靠度
B随切削时间延长而增加，如果不考虑急剧磨损期，则刀具后刀面的磨损宽度VB与切削时间t有如下关系 VB=atb (3)式中a、b是刀具材料常数。
X、FY、FZ随刀具后刀面磨损量增加而增加，故切削力也必为时间” 的函数。考虑到极端情况下，切削力使销子变形并向夹紧的反方向进行，为了确定不同时刻切削力作用下的销子变形量e(t)，需要对销子的受力情况进行分析，为此应先对刀片的受力情况进行分析。为了简化，认为在任一时刻，图1中的O点和O点重合，从A-A处剖开得到刀片受力的简化模型，见图2。
图2 刀片受力的简化模型
Z[(a+2acosg0)-sing0(acos2g0-c sing0cosa0)]-FXcosa0(acos3g0-c sing0cosa0)}/{cosqcos2g0[acosg0(tgg0+tgq-1+tg2g0)-c cosa0(tgg0tgq+tg2g0-tga0tgq+tg2g0tga0tgq)]}
1=N4=FY (4)
1=P1。由于切削力FX、FY、FZ随切削时间t而变化，所以P1和P1也必然随着切削时间t而变化，可表示为P1(t)和P1(t)。把销子看作长为l的悬臂梁，在XOZ平面内，受到力P1(t)的作用而发生弯曲，由材料力学可以确定销子与刀片接触点分别在X、Y方向的变形为 (5)式中 E——销子材料的弹性模量
I——销子截面的主惯性矩
0-[A1+e(t)]≥0，则刀具的夹紧可靠度为 R1(t)=P{A0-[A1+e(t)]≥0} (7)
1(t)=F[ZR(t)] (8)
式中ZR(t)=u0-[le(t)+u1]/[s02+l2e2(t)+s12]½
0、A1的分布和e(t)值，即可以确定刀具的夹紧可靠度R1(t)。
4 实例分析
0=-5°，K7=75°，a0=6°，ls=0°；工件为45钢，正火200HB；切削用量：v=3m/s(180m/min)，f=0.3mm/r，ap=0.4；销子的参数为l=16mm，q=85°，E=2.1×106kg/mm2，I=44.918mm4。
0、A1进行测量，得到了20组数据，对实验结果进行处理得到如下数据：µ0=8.964mm，µ1=8.718mm，q02=0.098mm2，q12=0.0775mm2。根据刀具磨损和切削力的测量以及某文献中的实验数据，得到切削力与切削时间的关系式 FX=-0.7209t1.8+1.598t1.2+0.0947t0.6+103.07
FY=0.5963t1.8+0.4807t1.2+0.3955t0.6+50.2688
FZ=-0.9569t1.8+2.075t1.2+0.0939t0.6+153.613 (10)
1(t)，再利用式(5)、(6)确定e(t)，最后由式(8)得到R1(t)值。
图3 刀具的夹紧可靠度与切削时间的关系
5 结语
- 机夹可转位车刀的夹紧可靠度可分为静态和动态夹紧可靠度，在切削过程中，主要关心它的动态夹紧可靠度；
- 在静态夹紧可靠度模型的基础上建立了该结构的动态夹紧可靠度模型；
- 定切削时间时，其夹紧可靠度基本不变。实例分析结果表明 ，切削过程中，该结构的夹紧可靠度随着切削时间的延长而下降，当达到一定切削时间时，其夹紧可靠度基本不变。
作者：西部车床，如若转载，请注明出处：https://www.lathe.cc/2023/09/4135.html