Capto刀柄关键尺寸测量技术与方法的研究

摘要

Capto刀柄作为当今高速加工技术中应用最广泛的刀柄之一，它的性能直接影响着高速加工的质量和效率。Capto刀柄的性能在很大程度上由刀柄的制造精度决定，而Capto刀柄关键尺寸的测量技术则对Capto刀柄的制造精度起到重大作用。故本文的研究重点为Capto刀柄关键尺寸的确定及关键尺寸的测量技术。
　　本文利用理论分析和有限元仿真等研究方法，从确定Capto刀柄关键尺寸入手，先研究了Capto刀柄关键尺寸的测量技术，然后在确定好的刀柄关键尺寸及探究出的测量方法的基础上，研制出了高精度的Capto刀柄关键尺寸测量系统，最后详细分析了研制出的测量系统产生的各种误差。本文主要研究工作及成果如下:
　　(1)确定了影响Capto刀柄性能的关键尺寸。首先分析了Capto刀柄九组尺寸变化对工具系统轴向定位精度、径向定位精度和周向定位精度的影响;然后建立了Capto主轴/刀柄系统有限元及仿真模型，并分析了Capto刀柄九组尺寸变化对工具系统径向刚度及扭转刚度的影响规律;综上得到了对Capto刀柄性能影响较大的几组关键尺寸。
　　(2)研究了Capto刀柄关键尺寸的测量技术。首先利用半锥角公式及尺寸公差带图将不易直接测量的关键尺寸转换成为容易测量的大小端尺寸;然后分析了国内外圆锥刀柄关键尺寸的测量技术及相关测量装置，对它们的结构原理和使用方法进行了详细介绍，并在此基础上对Capto刀柄锥体径向关键尺寸及拉紧面位置尺寸的测量技术进行了探究，最后介绍了一种针对于Capto刀柄夹持槽尺寸的测量装置。
　　(3)设计了Capto刀柄关键尺寸测量系统。根据Capto刀柄特殊的类三棱结构，拟定了两种定位方案，通过分析两种方案的轴向、径向及周向的定位情况及定位产生的误差情况，确定了一种两可调支承钉、一弹簧支承钉，三者呈120°的Y型定位方案，完成了定位装置部分设计;选用设计了DGC-9Z/B型差动式电感位移传感器和德国STOTZ公司生产的MRA型电感测微仪，最终研制出来了高精度、测量自动化的Capto刀柄关键尺寸测量系统。
　　(4)分析计算了研制出的测量系统的综合测量误差。讨论了研制出的Capto刀柄关键尺寸测量系统的系统误差几大来源，包括定位装置误差、测量力误差、测量环境误差、Capto标准规误差、传感器误差;然后详细分析、计算了因刀柄关键尺寸变化及传感器方位改变而产生的定位装置误差，也计算了其它几类系统误差，并计算出了各误差来源所造成的测量误差的具体数值;最后分析了测量系统产生粗大误差的原因。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 Capto工具系统

1．2．1 Capto工具系统的形成与发展

1．2．2 Capto工具系统的特点与应用

1．3 Capto刀柄关键尺寸测量技术的研究现状

1．4 本研究的目的和主要研究内容

1．4．1 研究的目的及意义

1．4．2 研究的主要内容

1．5 本章小结

第二章 Capto刀柄关键尺寸的确定

2．1 Capto C5刀柄的结构和工作原理

2．1．1 Capto C5刀柄的结构

2．1．2 Capto C5刀柄的工作原理

2．2 初步选定的Capto C5刀柄九组关键尺寸

2．3 Capto C5刀柄九组尺寸变化对工具系统定位精度的影响

2．3．1 轴向定位精度

2．3．2 径向定位精度

2．3．3 周向定位精度

2．4 Capto C5主轴／刀柄系统有限元模型和仿真模型的建立

2．4．1 有限元模型的构建

2．4．2 仿真模型和求解参数建立

2．5 Capto刀柄九组尺寸变化对工具系统刚度的影响

2．5．1 径向刚度

2．5．2 扭转刚度

2．6 本章小结

第三章 Capto刀柄关键尺寸测量技术的探究

3．1 Capto刀柄锥体径向尺寸测量

3．1．1 刀柄锥体径向尺寸单项测量技术

3．1．2 刀柄锥体径向尺寸综合测量技术

3．1．3 其他测量技术

3．2 Capto刀柄拉紧面位置尺寸测量

3．3 Capto刀柄夹持槽尺寸测量

3．4 本章小结

第四章 Capto刀柄关键尺寸测量系统的研制

4．1 Capto刀柄定位装置的设计

4．1．1 Capto刀柄在定位装置中定位情况

4．1．2 Capto刀柄关键尺寸测量过程自动化

4．1．3 Capto标准规作用及要求

4．2 Capto刀柄测量元件

4．2．1 位移传感器的选择

4．2．2 传感器的夹紧装置设计

4．3 Capto刀柄测量系统的电控仪器

4．3．1 电感测微仪的选用

4．3．2 测量数据的采集流程

4．4 本章小结

第五章 Capto刀柄关键尺寸测量系统误差分析

5．1 测量系统的系统误差分析

5．1．1 定位装置误差

5．1．2 测量力误差

5．1．3 测量环境误差

5．1．4 Capto标准规误差

5．1．5 传感器误差

5．2 粗大误差分析

5．3 本章小结

第六章 研究结论和展望

6．1 研究的主要结论

6．2 课题研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的主要成果