[發明專利]基于超聲檢測的機床主軸-刀柄連接結構動力學建模方法有效
| 申請號： | 201811443052.0 | 申請日： | 2018-11-29 |
| 公開（公告）號： | CN109657292B | 公開（公告）日： | 2022-03-15 |
| 發明（設計）人： | 杜飛;徐超;張園園;張子涵 | 申請（專利權）人： | 西北工業大學 |
| 主分類號： | G06F30/17 | 分類號： | G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14 |
| 代理公司： | 西北工業大學專利中心 61204 | 代理人： | 王鮮凱 |
| 地址： | 710072 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 超聲 檢測 機床 主軸 刀柄 連接 結構 動力學 建模 方法 | ||
1.一種基于超聲檢測的機床主軸-刀柄連接結構動力學建模方法，其特征在于步驟如下：
步驟1：在對主軸-刀柄連接結構的結合面進行掃描前，計算超聲探頭與錐孔外表面法線的夾角：
式中：β為所求的夾角，α為圓錐結合面錐角的二分之一，cw和cs分別為縱波在水中和鋼中的波速；
所述主軸-刀柄連接結構為：主軸錐孔的外表面為圓柱面，而主軸錐孔-刀柄結合面為圓錐形；
步驟2：將主軸-刀柄連接結構密封后放置于水中，以β夾角采用超聲探頭沿錐孔外表面的母線對錐孔-刀柄結合面進行掃描，得到結合面反射回波數據；對刀柄施加不同的拉刀力，以β夾角采用超聲探頭沿錐孔外表面的母線對錐孔-刀柄結合面進行掃描，得到不同的拉刀力下結合面反射回波數據；
將主軸-刀柄連接結構結合面密封拆除分離，對主軸錐孔以β夾角采用超聲探頭沿錐孔外表面的母線對錐孔-刀柄結合面進行掃描，得到參考反射回波數據；
將結合面反射回波數據和參考反射回波數據進行傅里葉變換，確定反射回波中幅值最大的頻率，提取該頻率下的幅值，計算不同拉刀力下結合面的超聲波反射率：
式中，R為超聲反射率幅值，Hi為結合面信號幅值，Ho為相同頻率下參考信號幅值；
步驟3：選擇與主軸-刀柄結合面材料相同的圓形平結合面試件作為校正試件，采用步驟2的掃描方法，測量計算校正試件在不同壓力下的超聲波反射率，以壓強為橫軸，超聲波反射率為縱軸，對測量得到的反射率-壓強離散點進行擬合，構建反射率-壓強校正曲線；
根據上述校正曲線，以及測量到的超聲波反射率，可以得到圓錐結合面的接觸壓強分布；
步驟4：利用接觸壓強，以及接觸壓強-接觸剛度間關系的經驗公式，計算主軸-刀柄結合面的接觸剛度，接觸壓強-接觸剛度間經驗公式采用下式：
式中：kn為單位面積上法向接觸剛度，單位為N/m3；kτ為單位面積上切向接觸剛度，單位為N/m3；Pn為結合面接觸壓強，單位為Mpa；
步驟5：將單位面積上的剛度轉化為分段后第i段結合面上的集中剛度：
式中，Si為將主軸-刀柄結合面沿軸向分割為5-10段后，第i段圓錐面的面積；
再轉化為徑向和軸向：
式中：Kxi,Kyi分別為第i段結合面的徑向和軸向集中剛度；
步驟6：在商業有限元軟件中，建立主軸-刀柄連接結構的三維模型并劃分網格，施加位移約束等邊界條件；其中主軸-刀柄結合面采用有限元軟件中的彈簧單元進行模擬，根據前面對結合面的分段，在對應第i段上，利用四組間隔90°的彈簧組連接錐孔接觸面和刀柄接觸面上的對應節點，每組彈簧的徑向和軸向集中剛度采用公式4的計算結果，沿圓周的切向集中剛度采用公式3中的Kτi；在每段上依次設置后，就得到了主軸-刀柄結合面的動力學分析模型。
2.根據權利要求1所述基于超聲檢測的機床主軸-刀柄連接結構動力學建模方法，其特征在于：所述步驟3的不同壓力為在0～50兆帕范圍之內進行。
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息，商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于西北工業大學，未經西北工業大學許可，擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作，請聯系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201811443052.0/1.html，轉載請聲明來源鉆瓜專利網。
