超聲振動(dòng)微孔鉆削研究.pdf

1、目前，Φ0.2mm以下、深徑比大于10的微孔，在噴油嘴、渦輪葉片、疏水性表面以及微型化產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件上起到越來越重要的作用，超聲振動(dòng)微孔鉆削(UAMD)是加工此類微孔的一項(xiàng)重要技術(shù)。但在以往的研究中出現(xiàn)了微細(xì)鉆頭受切削力計(jì)算不準(zhǔn)確，鉆頭易斷裂破損、壽命不長，加工微孔質(zhì)量不夠高等問題，究其原因有兩個(gè)方面：對(duì)超聲鉆削的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析不足，導(dǎo)致鉆頭切削力計(jì)算不準(zhǔn)確；在難加工材料上加工微孔時(shí)沒有系統(tǒng)尋找最優(yōu)的加工參數(shù)，因此需要通過實(shí)驗(yàn)研究尋找最優(yōu)

2、的加工參數(shù)。本文首先從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度對(duì)超聲振動(dòng)鉆削加工中鉆頭的切削軌跡進(jìn)行分析，并對(duì)鉆頭所受的軸向力和扭矩進(jìn)行了解析計(jì)算，然后建立了高速鉆削和超聲鉆削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在304不銹鋼上進(jìn)行Φ0.1mm微孔的高速鉆削與超聲振動(dòng)鉆削實(shí)驗(yàn)，最終分別得到了兩種加工技術(shù)的最優(yōu)加工參數(shù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立了超聲振動(dòng)鉆削中鉆頭切削刃上任意點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程，揭示了超聲鉆削中切削刃的運(yùn)動(dòng)軌跡。繪制并比較了相同參數(shù)下，有、無超聲輔助加工時(shí)切削刃在

3、孔壁上的三維切削軌跡，在此基礎(chǔ)上提出了動(dòng)態(tài)切削厚度和平均切削厚度的計(jì)算方法；⑵提出了超聲振動(dòng)鉆削中鉆頭所受軸向力和扭矩的解析計(jì)算方法，將該方法分為“切削刃分解一切削單元受力計(jì)算一疊加切削單元受力”幾個(gè)步驟，在計(jì)算中需要結(jié)合三維斜角切削模型、直角切削模型、切削單元的工作角度、動(dòng)態(tài)切削厚度等參數(shù)，通過計(jì)算得到了超聲鉆削中鉆頭受軸向力和扭矩的變化趨勢(shì)；⑶建立了高速微孔鉆削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并在此系統(tǒng)中進(jìn)行了Φ0.1mm微孔的高速鉆削單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)

4、驗(yàn)，通過對(duì)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、校驗(yàn)和求平均值等處理以及極差、方差分析后，得到了高速微孔鉆削的最優(yōu)加工參數(shù)；⑷在高速微孔鉆削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，加裝了超聲振動(dòng)系統(tǒng)，調(diào)了整測(cè)力系統(tǒng)，建立了超聲振動(dòng)微孔鉆削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了Φ0.1mm微孔的超聲振動(dòng)鉆削單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，通過處理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了最優(yōu)實(shí)驗(yàn)水平組合；⑸使用掃描電子顯微鏡觀測(cè)了高速鉆削和超聲振動(dòng)鉆削加工所得微孔的入口毛刺和孔壁形貌，并結(jié)合超聲振動(dòng)鉆削實(shí)