[发明专利]一种刀杆疲劳变形加速试验方法

摘要

本发明公开了一种刀杆疲劳变形加速试验方法，其内容包括：据刀齿数确定刀杆在切削过程中的疲劳变形轴数，采用单轴向依次振动的等效试验方法，将刀杆在实际切削过程中承受的动态载荷等效为静态载荷；计算刀杆实际受载频率；在CAD中建立刀杆模型，并将该刀杆模型导入有限元软件ANSYS中，分析在保证刀杆失效机理不变的情况下能够施加的最大载荷，分析刀杆的模态，确定加速试验时施加载荷的大小及频率的高低；选择加载装置和检测装置；搭建超高频试验机平台进行试验，确定的检测装置在位检测刀杆变形情况，记录和分析检测数据；建立疲劳变形加速模型，绘制刀杆疲劳变形SN曲线。

主权项

1.一种刀杆疲劳变形加速试验方法，其特征在于：该方法内容包括如下步骤：(1)根据刀齿数确定刀杆在切削过程中的疲劳变形轴数，采用单轴向依次振动的等效试验方法，将多轴试验问题简化成单轴试验问题；此时，刀杆切削工况可简化为一根悬臂圆柱光杆，顶部固定，底部承受动态切削力；(2)将刀杆在实际切削过程中承受的动态载荷等效为静态载荷；(3)计算刀杆实际受载频率；假设刀杆上装夹X个刀齿，将刀杆正常切削时旋转一周的X个载荷周期简化为弯曲变形的1个载荷周期，即刀杆失效简化为弯曲疲劳变形失效，根据式(1)计算出刀杆在正常工况下的受载频率，f＝(n*X)/60  (1)其中n为刀杆工常工作时的转速；X为刀杆上的刀齿数；(4)在CAD中建立刀杆模型，并将该刀杆模型导入有限元软件ANSYS中，分析在保证刀杆失效机理不变的情况下能够施加的最大载荷，分析刀杆的模态，以防止加速试验中产生共振，仿真分析刀杆在等效工况后的寿命，并与实际工况寿命进行对比；(5)根据步骤(4)的最大载荷和模态仿真分析结果确定加速试验时施加载荷的大小及频率的高低；(6)依据步骤(5)确定的载荷大小和频率高低，选择合适的加载制动器作为加载装置；依据刀杆在失效时的疲劳变形量，选择合适的用于检测刀杆疲劳变形量的位移传感器作为检测装置；(7)依据刀杆的基本模型及步骤(6)确定的加载装置和检测装置，搭建超高频试验机平台；为了确保刀杆变形测量精度和节省成本，所述平台以模块化形式搭建在机床床身上；(8)依据步骤(5)确定的载荷大小和频率高低，在步骤(7)搭建的试验机平台上进行试验，采用步骤(6)确定的检测装置在位检测刀杆变形情况，并记录检测数据；(9)分析步骤(8)中的检测数据，建立疲劳变形加速模型，绘制刀杆疲劳变形SN曲线。