槍鉆軸向振動鉆削的鉆削力的預測研究.pdf

1、振動鉆削技術(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用。鉆削加工時，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，同時也與鉆削熱產(chǎn)生的多少密切相關(guān)。精確的預測鉆削力可以更好的控制深孔的加工精度和表面質(zhì)量，并且鉆削力對于計算功率消耗，對機床、夾具、刀具的設(shè)計，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。
　　本文以深孔振動鉆削技術(shù)中的軸向振動鉆削為研究對象，對其加工時產(chǎn)生的軸向力和扭矩的預測進行研究。相較于傳統(tǒng)的普通鉆削加工，軸向振動鉆削是一種更加復雜的加工方法，由于在鉆頭軸向方向上施加了振動，改變了傳統(tǒng)鉆削中鉆頭恒定的進給速度，取而代之的是有規(guī)律的、大小和方向都時刻變化的軸向進給速度，這種情況下就會導致加工過程中鉆削力的變化更加復雜。目前對于深孔軸向振動鉆削的鉆削力預測還有

3、待進一步研究，由于軸向振動鉆削實驗需要專用的實驗設(shè)備，而且刀具材料的消耗非常嚴重，實驗成本較高，國內(nèi)大部分科研單位和各個院校都沒有條件進行多次的振動鉆削實驗，能夠?qū)嶒炓仓皇窃谠械钠胀C床上進行改裝后來完成振動鉆削實驗，導致實驗的結(jié)果不能如人所愿，而且得出的數(shù)據(jù)誤差較大，既費時費力，又增加了成本，給研究帶來了比較大的困難。
　　隨著計算機技術(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)深孔軸向振動鉆削的軸向力和扭矩的經(jīng)驗公

4、式，在生產(chǎn)實踐中能夠?qū)ζ溥M行預測，本文運用有限元模擬技術(shù)代替難以操作的現(xiàn)場實驗，針對槍鉆的軸向振動鉆削，運用計算機數(shù)值模擬分析軟件Deform-3D，根據(jù)軸向振動鉆削過程的關(guān)鍵技術(shù)，建立了槍鉆軸向振動鉆削硬鋁合金的有限元模型，實現(xiàn)了對該項技術(shù)的有限元動態(tài)模擬，為振動鉆削技術(shù)的研究提供了有限元仿真方法。
　　本文首先對軸向振動鉆削和普通鉆削過程中的軸向力、扭矩和溫度進行對比分析，通過模擬仿真實驗結(jié)果，得到結(jié)論：軸向振動鉆削技術(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測進行研究，針對軸向振動鉆削中的四個主要加工參數(shù)：振幅A、頻率f、進給量fr、鉆頭轉(zhuǎn)速n，設(shè)計四因素三水平的正交仿真試驗，對試驗過程進行動態(tài)模擬仿真，并運用spss軟件對得到的多組模擬仿真試驗結(jié)果進行多元線性回歸分析，計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鉆削深孔的軸向力和扭矩進行比較精確的預測，對以后的實驗研究和實踐生產(chǎn)加