典型難加工材料鉆削相關技術(shù)的基礎研究.pdf

1、鉆孔工序約占機械加工的40％~50%。然而難加工材料鉆孔比較困難，它主要表現(xiàn)為鉆削變形復雜、鉆削力（扭矩、軸向力）大、鉆削溫度高、鉆頭磨損嚴重、使用壽命短等。隨著航空、航天、兵器、艦船、電站設備等工業(yè)的發(fā)展，難加工材料的應用日益增多，對機械加工提出了嚴重挑戰(zhàn)。雖硬質(zhì)合金鉆頭可實現(xiàn)某些難加工材料的鉆孔，但其抗彎強度低、沖擊韌性差、脆性大，易崩刃、脆斷，且成本高、刃磨困難，從而限制了它的應用。故人們生產(chǎn)中還是青睞于高速鋼麻花鉆，為此對難加工

2、材料鉆孔的鉆削變形、鉆削力、鉆削溫度、鉆頭磨損等的特點、規(guī)律及冷卻潤滑等相關技術(shù)進行比較深入系統(tǒng)地研究十分必要，不僅具有重要的理論意義，而且還有著廣泛的應用價值。
　　首先，在對難加工材料鉆削技術(shù)研究現(xiàn)狀綜述的基礎上，研究了典型難加工材料的鉆削機理，即鉆屑的形成過程，而鉆屑根標本的獲取是其關鍵，為此研制了鉆削快速落刀裝置，并進行了一系列鉆削試驗，獲得了45鋼、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti、鈦合金Ti6Al4V和鎳基高溫合金GH

3、4169的鉆屑根，制取了鉆屑根標本，對它們的變形情況、規(guī)律及影響因素進行了研究，給出了鉆孔時剪切角的經(jīng)驗公式。為難加工材料難鉆孔的研究奠定了理論基礎。
　　然后，對難加工材料鉆削困難表現(xiàn)之一——鉆削力進行了研究。為此，根據(jù)鉆削的等效模型，給出了鉆頭切削刃的工作角度，基于此建立了鉆削力的理論模型，并提出了各段切削刃的鉆削力分配比例鉆孔法，對三種典型難加工材料的鉆削力進行了理論和試驗對比研究，還用有限元方法對鉆削力進行了研究。結(jié)果表明

4、：試件材料的力學性能對各段切削刃的鉆削力分配比例影響較大，鉆削用量的影響很?。汇@削GH4169的軸向力最大，Ti6Al4V次之，1Cr18Ni9Ti最小，GH4169的扭矩最大，1Cr18Ni9Ti次之，Ti6Al4V最小。
　　再后，為研究難加工材料鉆削困難表現(xiàn)之二——鉆削溫度，建立了鉆削溫度的理論模型。根據(jù)鉆削的等效模型及二維切削溫度模型，建立了鉆削溫度的分布模型和平均溫度模型，對三種典型難加工材料的鉆削溫度進行了研究，并用有

5、限元方法對鉆削溫度分布進行了初步研究。結(jié)果表明：鉆削溫度的計算值與實測值比較吻合，說明鉆削溫度的理論模型是有效的；鉆削GH4169的鉆削溫度最高，1Cr18Ni9Ti次之，Ti6Al4V最低。
　　最后，為找出典型難加工材料鉆孔難點及影響規(guī)律，對1Cr18Ni9Ti、Ti6Al4V和GH4169三種典型難加工材料進行了干式鉆削試驗，并建立了1Cr18Ni9Ti和Ti6Al4V鉆削力和鉆削溫度的經(jīng)驗公式。為進行不同冷卻潤滑條件下的鉆