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基于 !"#$# 的数控机床 %& ’( 锥度

工具系统模态分析

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周秦源

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) 周志雄

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) 汤爱民

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) 肖思来

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（ !湖南大学机械与运载工程学院，湖南 长沙 %!&&’(；

"株洲硬质合金集团有限公司，

湖南 株洲 %!(&&)）

摘! 要：为了分析数控机床 "# $% 锥度工具系统在高速旋转的振动特性，基于 &’ ( )*+ 造型软件平台构建

了 "# $% 锥度工具系统三维几何模型，并根据实际工况建立有限元模型，利用 ,)-.- 软件对施加
有位移约束的有限元模型进行了前六阶模态分析，得出固有频率和振型，为数控机床 "# $% 锥度工
具系统的动力特性设计和模态实验分析提供了重要的依据。

关键词：,)-.-! "# $% 锥度! 工具系统! 模态分析
中图分类号：/012%! ! 文献标识码：3

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数控机床工具系统是机床的重要组成部分，承担

着数控机床主轴（ 或者刀座）和刀具的连结任务，其结

构和性能直接影响高速加工的质量和效率

［!］

。

近年来，

)S (% 锥度工具系统在数控机床中应用

广泛，作为连结高速机床主轴和切削刀具、传递动力扭

矩的重要结构，它具有快速装卸、制造成本低、使用可

靠等优点。但是，在加工过程中，由于设计结构等因素

都会引起刀尖处作用力的变化，引起振动，影响了工件

的尺寸精度、形位精度以及表面质量，严重时还会损坏

刀具和主轴。因此，必须对数控机床工具系统进行模

态分析

［( T "］

。

对于各类动力学问题，解析法只能求解一些形状

比较规则、结构比较简单的系统，应用范围非常有限。

有限元法的应用发展，为研究高速工具系统的动态特

性 提供了良好的技术手段

［% T V］

。本文以应用广泛的)

!

国家科技重大专项（(&&Z*=&%&!( T &"!），国家自然科学基金项目（ H&V&Z&!）；湖南省教育厅科研项目（&ZA!"&#）；湖南省自然科学基金项目

（!&[[V&#&）