槍鉆軸向振動(dòng)鉆削的鉆削力的預(yù)測研究.pdf

1、振動(dòng)鉆削技術(shù)是近代產(chǎn)生的一種特殊鉆削技術(shù)，由于其良好的工藝性，在深孔加工中也得到了一定的應(yīng)用。鉆削加工時(shí)，由于工件材料的切削變形，鉆頭、切屑、孔壁之間的相互摩擦，就產(chǎn)生了鉆削力。鉆削力是深孔鉆削加工過程中一個(gè)重要的物理現(xiàn)象，尤其是其中的軸向力和扭矩，它們的大小直接影響著鉆頭的壽命和磨損情況，同時(shí)也與鉆削熱產(chǎn)生的多少密切相關(guān)。精確的預(yù)測鉆削力可以更好的控制深孔的加工精度和表面質(zhì)量，并且鉆削力對于計(jì)算功率消耗，對機(jī)床、夾具、刀具的設(shè)計(jì)，對制

2、定合理的切削用量，優(yōu)化刀具幾何參數(shù)等，都有重大的意義。
　　本文以深孔振動(dòng)鉆削技術(shù)中的軸向振動(dòng)鉆削為研究對象，對其加工時(shí)產(chǎn)生的軸向力和扭矩的預(yù)測進(jìn)行研究。相較于傳統(tǒng)的普通鉆削加工，軸向振動(dòng)鉆削是一種更加復(fù)雜的加工方法，由于在鉆頭軸向方向上施加了振動(dòng)，改變了傳統(tǒng)鉆削中鉆頭恒定的進(jìn)給速度，取而代之的是有規(guī)律的、大小和方向都時(shí)刻變化的軸向進(jìn)給速度，這種情況下就會(huì)導(dǎo)致加工過程中鉆削力的變化更加復(fù)雜。目前對于深孔軸向振動(dòng)鉆削的鉆削力預(yù)測還有

3、待進(jìn)一步研究，由于軸向振動(dòng)鉆削實(shí)驗(yàn)需要專用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，而且刀具材料的消耗非常嚴(yán)重，實(shí)驗(yàn)成本較高，國內(nèi)大部分科研單位和各個(gè)院校都沒有條件進(jìn)行多次的振動(dòng)鉆削實(shí)驗(yàn)，能夠?qū)嶒?yàn)也只是在原有的普通機(jī)床上進(jìn)行改裝后來完成振動(dòng)鉆削實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不能如人所愿，而且得出的數(shù)據(jù)誤差較大，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又增加了成本，給研究帶來了比較大的困難。
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展以及有限元模擬技術(shù)的日趨成熟，為了得到有關(guān)深孔軸向振動(dòng)鉆削的軸向力和扭矩的經(jīng)驗(yàn)公

4、式，在生產(chǎn)實(shí)踐中能夠?qū)ζ溥M(jìn)行預(yù)測，本文運(yùn)用有限元模擬技術(shù)代替難以操作的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，針對槍鉆的軸向振動(dòng)鉆削，運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬分析軟件Deform-3D，根據(jù)軸向振動(dòng)鉆削過程的關(guān)鍵技術(shù)，建立了槍鉆軸向振動(dòng)鉆削硬鋁合金的有限元模型，實(shí)現(xiàn)了對該項(xiàng)技術(shù)的有限元?jiǎng)討B(tài)模擬，為振動(dòng)鉆削技術(shù)的研究提供了有限元仿真方法。
　　本文首先對軸向振動(dòng)鉆削和普通鉆削過程中的軸向力、扭矩和溫度進(jìn)行對比分析，通過模擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到結(jié)論：軸向振動(dòng)鉆削技術(shù)可以有

5、效的降低加工過程中的軸向力、扭矩和鉆削溫度。然后對軸向力和扭矩的預(yù)測進(jìn)行研究，針對軸向振動(dòng)鉆削中的四個(gè)主要加工參數(shù)：振幅A、頻率f、進(jìn)給量fr、鉆頭轉(zhuǎn)速n，設(shè)計(jì)四因素三水平的正交仿真試驗(yàn)，對試驗(yàn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真，并運(yùn)用spss軟件對得到的多組模擬仿真試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元線性回歸分析，計(jì)算出這四種自變量的回歸系數(shù)，建立起軸向力和扭矩的回歸方程，回歸方程可以對槍鉆軸向振動(dòng)鉆削深孔的軸向力和扭矩進(jìn)行比較精確的預(yù)測，對以后的實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)踐生產(chǎn)加