鋁合金與鈦合金超聲振動(dòng)輔助鉆削工藝研究.pdf

1、在航空工業(yè)中，鋁合金和鈦合金因?yàn)楸葟?qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)等諸多優(yōu)良性能，在飛機(jī)蒙皮、機(jī)身結(jié)構(gòu)件、連接件、發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)件上得到廣泛應(yīng)用。飛機(jī)構(gòu)件的主要連接形式為鉚接和螺接，需要加工大量連接孔。傳統(tǒng)麻花鉆鉆孔工藝存在軸向力大、刀具磨損嚴(yán)重、出口毛刺大、表面形貌差等問(wèn)題，這在加工鈦合金時(shí)更為突出。針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出使用超聲振動(dòng)鉆削的加工方法，開(kāi)展鋁合金和鈦合金超聲振動(dòng)鉆削工藝試驗(yàn)，研究加工參數(shù)對(duì)鉆削軸向力、刀具磨損、表面質(zhì)量、出口毛刺的影響規(guī)律。

2、主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)分析超聲振動(dòng)鉆削運(yùn)動(dòng)特性，包括切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡、動(dòng)態(tài)切削厚度、動(dòng)態(tài)角度和切削速度變化。針對(duì)超聲輔助鉆削加工的特點(diǎn)，搭建基于三軸數(shù)控機(jī)床的超聲振動(dòng)鉆削加工試驗(yàn)平臺(tái)，超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括超聲電源、電能傳輸單元和超聲振動(dòng)單元。
　　(2)對(duì)不同材料、直徑、懸出長(zhǎng)度以及傳輸形式下麻花鉆的振幅和諧振頻率進(jìn)行試驗(yàn)分析。結(jié)果表明:同樣輸入電流下，高速鋼麻花鉆振幅為硬質(zhì)合金麻花鉆1.5～3倍;諧振頻率隨懸出長(zhǎng)度增加而

3、減小;在同樣電源輸出電流下，使用非接觸式傳輸時(shí)鉆頭振幅小于接觸式傳輸;加工參數(shù)中主軸轉(zhuǎn)速對(duì)諧振頻率影響最小，進(jìn)給量增加會(huì)使諧振頻率增加，振幅增加則諧振頻率下降。
　　(3)開(kāi)展普通鉆削和超聲振動(dòng)鉆削的軸向力試驗(yàn)。超聲振動(dòng)鉆削比普通鉆削軸向力有所降低，兩種加工方式中加工參數(shù)對(duì)橫刃和主切削刃的影響也有所不同。普通鉆削時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度對(duì)軸向力的分布影響不明顯。超聲振動(dòng)鉆削時(shí)，主切削刃軸向力占整個(gè)切削刃軸向力的比例隨著主軸轉(zhuǎn)速提高而

4、上升，隨著進(jìn)給速度提高而降低，隨振幅提高而降低。開(kāi)展超聲振動(dòng)鉆削鋁合金和鈦合金軸向力正交試驗(yàn)，結(jié)果顯示進(jìn)給速度對(duì)軸向力影響程度最大，其次是振幅，主軸轉(zhuǎn)速影響最小。主軸轉(zhuǎn)速上升對(duì)軸向力的影響規(guī)律因材料不同而不同，鋁合金鉆削軸向力隨主軸轉(zhuǎn)速提高而上升，而鈦合金則相反。從磨損實(shí)驗(yàn)可以看出，超聲振動(dòng)鉆削能夠減小切削刃的磨損，延長(zhǎng)刀具涂層的壽命。
　　(4)對(duì)鋁合金和鈦合金進(jìn)行振幅影響單因素試驗(yàn)。結(jié)果表明，振幅在lOμm以下時(shí)鋁合金和鈦合金