基于SolidWorks仿真设计的镗床单杆多刃刀具

2013-08-02 00:47谢溪凌汪俊亮郑卫刚
机械制造 2013年2期
关键词:刀体镗床刀杆

□ 谢溪凌 □ 王 然 □ 汪俊亮 □ 郑卫刚

1.武汉理工大学 物流工程学院 武汉 430063

2.武汉理工大学 工程训练中心 武汉 430063

在现代刀具的制造和使用领域,“效率优先”已经代替了传统的“性能价格比”老概念。近年来生产资料价格的不断升高,迫使制造企业需要通过减少加工成本来保证经济收益。

普通镗床是用刀杆装夹刀体进行切削加工的,刀体常用材料为高速工具钢和硬质合金。高速钢是综合性能较好、应用范围最广泛的一种刀具材料,俗称白钢、锋钢、风钢等,它具有较好的强度、冲击韧度、工艺性能,可以制造刃形复杂的刀具,如钻头、丝锥、成形刀具、拉刀和齿轮刀具等,可以加工碳钢、合金钢、有色金属和铸铁等多种材料。硬质合金的特点是硬度高、耐磨性好,且在800~1 000℃的高温下仍能保持良好的热硬性。镗床的刀具常用该两种材料作为刀体,一般都是单杆单刃,有些也有单杆双刃,使用加工效率低,为此,笔者将其改成单杆三刃、单杆四刃刀具,极大地提高了加工效率。

1 普通镗床刀杆组件的缺点

在普通镗床上装夹刀具的方法是:把刀体放在刀杆的方槽中,用螺栓锁紧刀体,通过松紧螺栓、移动刀体来控制加工余量,并实现工件的粗加工、半精加工及精加工。但每次换刀要松紧螺栓及移动刀体,非常麻烦和费时,特别是批量加工,效率更低。当然,在大批量加工时,可用拉床拉刀加工孔及方槽等,一般是专业生产厂家才采用[1]。

2 单杆三刃及单杆四刃刀杆组件的设计

单杆三刃及单杆四刃镗床刀杆组件的设计很简单,单杆三(四)刃刀杆组件是在原镗床刀杆方槽上方10~20 mm平行处再开一方槽,并且每个方槽旋转120°(90°),方槽大小和原方槽大小相同。在开方槽之前,先在相应位置钻孔,然后用方锉锉出方槽,并在相应位置再钻孔、攻丝,安装锁紧螺栓,锁紧刀体,结构如图1所示。

图1 镗床单杆三刃以及单杆四刃刀杆组件

3 刀杆组件的仿真

笔者在SolidWorks中对刀杆组件进行建模,利用SolidWorks Simulation对刀具进行应力分析,并且进行优化设计,取得了较好的效果[2、3],其模型的应力、应变以及位移分析[4]如图 2、3、4、5 所示。

图2 镗床单杆单刃刀杆组件的分析图

图3 镗床单杆双刃刀杆组件的分析图

图4 镗床单杆三刃刀杆组件的分析图

图5 镗床单杆四刃刀杆组件的分析图

通过云图中对应力、应变以及位移求解运算后的结果[5],得出刀杆组件的应力、位移以及应变的最大值,见表1。

表1 四种刀杆组件应力、位移以及应变最大值对比表

分析计算结果表明,镗床单杆多刃刀杆组件与单杆单刃刀杆组件相比,其应力、应变以及位移值略有差异,但相差很小,说明此单杆多刃刀杆组件的强度和刚度满足设计和使用要求。

4 结束语

笔者将镗床刀杆组件由原来的单杆单刃、单杆双刃改为单杆三刃、单杆四刃,并在SolidWorks中建立刀杆组件的数学模型,利用SolidWorks Simulation对其进行力学分析。通过分析以及和原先的刀杆组件模型进行对比,得出此设计不仅能够满足刀具所需的强度和刚度要求,而且能够大大提高生产效率,满足了现在机械生产的需求,符合当今生产发展的趋势。

[1] 王松,郑卫刚.飞雕机床单杆双刃刀具的制作[J].机床与液压, 2011(4):139-140.

[2] 郭课,安林超,季晔.基于SolidWorks的矿井提升机主轴强度刚度分析 [J].河南机电高等专科学校学报,2010,18(4):10-13.

[3] 李启鹏,刘万俊,仝崇楼,等.基于SolidWorks运动仿真的平面八连杆机构优化设计[J].机械传动, 2009,33(1):63-67.

[4] 孙旭.基于SolidWorks的自卸汽车举升机构的仿真设计[J].南通航运职业技术学院学报,2009,8(2):95-98.

[5] 郭宏伟,刘荣强,邓宗全.空间索杆铰接式伸展臂性能参数分析与设计 [J].北京航空航天大学学报, 2008,34(10):1186-1190.

猜你喜欢
刀体镗床刀杆
船舶制造业镗床的综述和展望
一种整体式立铣刀刀体间隙的磨削轨迹算法
轧辊车床刀杆支撑系统的结构改进
超大型环形零件专用数控立式车镗床的研发
西门子840D sl数控系统在SC125大型车铣镗床技术改造中的应用
隧道掘进机用刀具刀体硬度测定方法的讨论
多功能刀具
深孔镗床切削用量的设计计算
立式铣床直齿铣刀固有频率研究*
菠萝刀