内排屑深孔振动钻削系统的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前 言 机械制造业是国民经济的支柱，在切削加工中，孔加工约占加工总量的三分之一，而深孔加工又占孔加工的百分之四十。由于深孔是在封闭或半封闭的状况下进行，因此不能直接观察刀具的切削情况、切削热不易传散，而且捧屑困难、工艺系统刚性差，切削效果不理想。 本课题对深孔振动钻削的断屑机理进行了分析 ，并分析了实现可靠几何断屑的条件和影响力学断屑的因素；对振动参数的选取进行了分析，在理论分析的基础上，结合实际，提出振动钻削参数选取原则；以现有理论为基础， 利用了 现有的 频率、振幅可调的机械式双偏心轮振动发生器 和 统进行了 组合 ； 并对 油路系统进行了改进； 利用 现有的 深孔 振动钻削系统的新型小直径内排屑深孔钻头， 组合 设计出 了具有振动断屑负压 内 排屑功能的新型深孔加工系统。 本课题利用设计制造好的小直径 动钻削系统， 对往年 深孔振动钻削 的 试验研究 进行了分析 ， 分析 结果证明 本课题所设计的内排屑深孔振动钻削 系统 的 钻削效果良好、工艺可靠，并且还对产生良好工艺效果的原因进行了分析。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 . 6 题研究背景及意义 . 6 内外研究状况 . 6 频深孔振动钻削存在的问题 . 7 课题主要研究的内容 . 7 . 8 动切削断屑的必要条件 . 8 偏心凸轮式振动发生器振动方程 . 8 孔钻头的瞬间进给运动方程 . 9 屑的形成机理 . 9 屑的数学分析 . 10 . 11 偏心轮式振动钻削装置 . 11 动钻削装置结构图 . 11 幅可调振动钻削装置的理论分析 . 12 动装置的特点 . 12 排屑深孔钻头的设计 . 13 F 系统关键部件的设计 . 13 路的改进设计原理 . 14 体布局 . 14 . 14 孔振动钻削时刀具角度变化和 I 的取值范围 . 14 孔振动钻削 刀具角度变化 . 14 全几何断屑条件下的 i 的取值范围 . 15 孔振动钻削系统的稳定性 . 16 孔振 动钻削切削力分析 . 16 响深孔振动钻削稳定性的轴向振动和扭转振动 . 16 响深孔振动钻削稳定性的横向振动和弯曲振动 . 17 幅损失 . 18 孔振动钻削的工艺参数选取原则 . 18 . 19 致 谢 . 20 参考文献 . 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 题研究背景及意义 深孔加工在切削领域占有很重要的地位。由于深孔 钻削 是在封闭或半封闭的状况下进行，因此不能直接观察刀具的切削情况 ， 切削热不易传散，而且排屑困难、工艺系统刚性差，切削效果不理想。深孔加工过程切屑顺利排出十分重要，由于深孔加工捧屑空问有限，因此对切屑形状 、大小都有严格的要求。小口径深孔钻削加工时所形成的切屑，在切削液的带动和冲击下必须能够顺利地通过排屑通道排出。切屑能否断成一定的形状并能顺利摊出关系到能否加工的问题；而切屑的排出量和切屑切除率是否适应，决定了刀具能否连续、高效地加工。通过 分析以往 实验得知，只要有一片切屑不能进入排屑入口，就会造成切屑在入口处的聚集和堵塞，从而引起打刀，此时若不立即停车，退出钻头，就会造成钻杆扭曲、变形、甚至折断或钻头扭断、冷却液喷出而中断加工。因此，断屑和排屑问题在钻削加工中，尤其是小口径的深孔钻削中十分重要，它是关系到钻头 及加工系统存在和发展的一个关键。 内排屑深孔钻削与外排屑深孔钻削的工作原理不同的是：高压油经输油装置由钻杆与孔壁间隙处输入到切削区，再从钻杆的内孔中同切削液一起排出。内排屑深孔钻切削时不会划伤已加工孔表面，已加工表面质量较好，排屑顺畅；其钻杆为圆形截面，扭转刚度和弯曲强度比枪钻高，因而可以采用较大的进给量钻削；排屑空间大，冷却润滑液压力比较低一般为 振动钻削是振动切削的一个分支，它与普通钻削的区别在于钻孔过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。振动方式主要有三种，即轴向振动 (振动方向与钻头轴线方向相同 )、扭转振动 (振动方向与钻头旋转方向相同 )和复合振动 (轴向振动与扭转振动加 )。其中，轴向振动易于实现，工艺效果良好，在振动钻削中占主导地位。振动的激励方式 选择双偏心凸轮式振动装置，此振动装置 的 振动频率 为 一 百 多 赫兹，故称为低频振动钻削。振动钻削改变了传统钻削的切削机理。在振动钻削过程中，当主切削刃与工件不分离 (不分离型振动钻削 )时，切削速度、切削方向等参数产生周期性变化：当主切削刃与工件时切时离 (分离型振动钻削 )时，切削过程变成脉冲式的断续切削。当振动参数 (振动频率和振幅 )、进给量、 主轴转速等选择合理时，可明显提高钻入定位精度及孔的尺寸精度、圆度和表面质量，减小出口毛刺，降低切削力和切削温度，延长钻头寿命。 内 外 研究状况 1984年开始，吉林工业大学的王立江教授等对轴向振动钻孔的理论和工艺效果进行了较为深入和全面的研究，先后研制了超声波和机械液压电磁等振动钻孔实验设备。在理论上，首先突破了零向位差不能断屑的传统观念，丰富了钻削的切屑形成理论。他们还提出了振动钻孔的入占定位理论，并且研究了振动与毛刺的关联性，在微小孔振动钻削领域提出了超声亚谐区钻头独立振动模式理论，解决了钻头 安装长度影响振子频率性的技术难题。在理论研究的同时，他们对振动钻孔的工艺效果做了大量的实验研究，分析了振动钻孔提高加工精度、表面质量和延长钻头寿命的机理、并且研究了上述几种理论。 1986年，哈尔滨工业大学的刘明华教授在车床尾架上安装镍片式磁致伸缩换能器，用 0果使切削力下降，表面质量和孔径精度明显提高。刘明华教授还研制了安装在台钻上的电磁振动工作台，在钛合金 讨了钻头耐用度与振幅之间的关系 ，指出振幅过大过小都不好，应有一最佳值，并且给出了耐用度与振幅的关系曲线。 1991年，华中理工大学李伟用偏心机械扭转振动钻枪钻削铝合金，也取得了钻削力下降，表面质量提高的工艺效果。 1998年，杨兆军教授根据自己的实验经验，提出通过改变进给量来减少入钻位置误差的理论。微孔钻削入钻时，钻头横刃连续刮削工件，由于工件表面的不平整、钻头两切削刃的不对称等各种因素，钻尖受到横向力的作用而产生偏移，使钻头偏移钻入工件，而产生入钻定位误差。振动钻削则改变了微孔钻削的入钻现象。入钻时， 钻头相对于工件做轴向振动，横刃作脉 冲式旋转楔入工件，与工件表面时切时离。楔入时，钻尖因横向力作用而产生偏移，设偏移量 6，但进入工件表面分离后，钻头将做以 6为初始位移激励的偏移衰减振动，其动力学模型可简化为单自由度振动系统。通过计算和分析得出主切削刃全部钻人工件之前，楔入次数越多，修正次数就越多，入钻位置误差就越小的结论。显然，减小钻头的进给量，就增加修正次数，但将降低加工效率。若控制机床进给系统，在入钻阶段施以较小的进给量，而在钻削阶段再转变成正常的进给量，则在保证加工效率的前提下可减少微孔钻削的入钻定位误差。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 1999年池龙珠等人提出改变 进给量能降低出口毛刺的高度的理论，指出进给量越小，出口毛刺也越小，与恒进给量相比可降低出口毛刺的 43 5 59 8。 2000年 1月赵宏伟、李白军等人又利用电控式微孔振动钻床对多层复合材料的微孔振动钻削进行了试验研究，对不同材料层的加工参数进行优化，进而提出多层复合材料阶跃式三参数振动钻削新工艺。试验表明，阶跃式三参数振动钻削的入钻定位误差 r、孔扩量 D、出口毛刺高度日值比普通钻削的相应值显著降低。 2000年 10月杨兆军教授、王立平教授提出了三区段变参数振动钻削微孔的新工艺，探讨并研究了用非线性回归求 取各区段最佳振动参数的方法，验证了以三区段最佳振动参数作变参数时，可以全面降低微孔加工误差的工艺效果。 1978年前苏联鲍曼工学院的鲍德拉耶夫通过实验研究提出了振动钻孔的冲击理论。认为振动时钻头横刃的冲裁作用能明显改善横刃的切削条件，并运用弹塑性理论进行了分析论证。 1980年 以后 ，振动钻孔开始由理论实验研究走向实际应用。美国工程技术人员研制出微小孔振动钻床，代替传统的高速钻床来加工汽车发动机的喷油咀，提高了喷空的表面质量和尺寸精度。1987年以来，日本的足立胜重和新井典久等人用安装在 床上的电液伺服低 频轴向振动钻削装置加工黄铜和不锈钢、钛合金等难加工材料，使切削热下降 30%，改善了切削性能，提高了钻头寿命。 1989年前苏联鲍曼工学院成功开发了液压低频振动钻孔钻床，用于加工 3面粗糙度达到 R。 m，加工效率提高两倍。 纵观振动钻削的国内外研究状况，目前还存在以下几个问题： 对振动钻削的理论研究尚不充分，还没有形成完整的理论体系，已经提出的理论具有较大的局限性，需要修正和完善，以充分揭示振动钻削的动力学本质； 对振动钻削的工艺效果大多局限于直径大于 1孔径区域，而直径小 于 微小孔加工条件最为恶劣，而且加工数量与日俱增，所以，振动钻削微小孔更具有实际意义，需要进一步进行研究； 迄今为止，对振动钻削的研究都属于定参数振动钻削，无法同时满足钻削三区段不同钻削机理的要求以达到进一步提高钻孔的整体加工水平。因此，三区段变参数振动钻削，特别是对微小孔的三区段变参数振动钻削是定参数振动钻削基础上的一次飞跃，是一个具有重要科学价值和意义的研究课题。 频深孔振动钻削存在的问题 尽管 深孔 振动钻削在各国科技人员的努力下，已经取得了很大的进展，但要真正实现加工过程的高可靠性和自 动化，则还有很 长的路要走 。 目前深孔振动钻削 还存在以下问题： 振动钻削的参数匹配现在仍然停留在加工经验基础上，对这样重要的问题进行理论分析和试验研究，以便建立可供加工过程中选用的参数匹配工程表格，对推广振动钻削有重要意义。 我国所使用的枪钻基本上都是由国外购买，钻削成本高，麻花钻由于其先天性的缺陷，难以在超深孔加工中发挥作用。内排屑深孔钻不但设计制造成本低，而且可以实现对超深孔的加工，所以设计制造内排屑深孔钻进行振动钻削加工能带来显著的经济效益。 振动钻削的优良工艺效果已得到国内外许多专家的肯定，但其 推广使用速度却很慢。这主要是由于目前振动钻削的激振装置还很不稳定，如超声振动系统往往存在结合面松动，发热疲劳以及振幅波动等缺点而限制了在生产中的广泛应用；而机械激振系统的频率受负载影响较大，一般在加工过程中难以控制，振幅因系统弹性也会与预先的设定值相差甚远：电磁激振系统也存在着类似的问题。激振装置的稳定性已成为振动钻削技术应用和推广最主要的制约因素，研究和制造稳定的激振装置成了从事振动钻削加工科技人员的一个重要课题。 课题主要研究的内容 理论分析研究 在研究轴向振动钻削机理的基础上，分析了轴向振动 钻削断屑几何断屑机理，提出了轴向振动钻削参数选择原则。 振动装置的选择和分析 用偏心凸轮机 构作为振动 钻削系统 发生器使产生的轴向振动和钻头的进给运动复合在一起， 使得振动频率调节实现无级调节 。 结构设计 设计适应加工材料的新型小直径深孔内排屑钻头； 选择合理 激振装置，用直流电机变频器控制，使得振动频率调节实现无级调节，操作简单、易控；振幅调节采用双偏心轮机构，使得振 幅可以适买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 合不同 加工状况 连续调节：将负压抽屑机理应用于深孔钻削中，分析 小直径深孔钻削系统，该系统可用于小直径内排屑 路进行了改进设计；在各个分系统设计制造完成后，对振动钻削系统整体进行布局。 工艺参数的选择 振动钻削工艺参数包括振动参数（振幅 A，频率 V）和切削参数（机床转速 n，进给量 f）两部分，该参数对小直径深孔 振动 钻削至关重要。 动钻削的断屑机理 在切削加工中，如果工件韧性良好，且刀具不设断屑槽，通常进给运动与旋转运动共同作用下，会产生厚薄均匀连续之带状切屑，这种长长的带状切屑在孔加工中，会聚集在狭窄的已加工好的孔里面，它们极易卷成团，这一方面会划伤已加工好的孔之表面：另一方面也极易发生卡钻甚至断钻事故。深 孔排屑常常应用先进的负压原理，而只有断屑才能使负压将切屑顺利吸出。 要 条件 （ a） （ b） （ c） 图 2屑形状图 韧性材料不断屑之原因在于切削是有一个匀速的进给运动，致使断屑厚薄均匀一致如图 2a） ，如果给一变化的运动，到切屑两侧出现波浪形，如图 2b） 中因波形在两侧面之频率振幅相位点会一致，切屑厚度12有变化，因而 也不会实现完全断屑，在图 2c） 中 虽然切屑两侧腰形在频率和振幅是相同的，切屑厚度12形成周期性变化。当选择好合理的振幅可以使2 0S ，这 是完全断屑的 必要 条件。 偏心凸轮式振动发生器振动方程 图 2心结构 （ 0 ） 图 2心结构（0） 图 2偏心凸轮结构，该位置凸轮转角 0 ，从动位移 0S 。图 2轮转过0，从动件位移 ，令 v 是凸轮每秒钟转速，则 2 ，则偏心凸轮式振动发生器的振动方程是： S A （ 这样 种振动发生器的优点是振动方程能精确地反映机构的振动情况，而有些振动发生器由于机构上的原因近似地符合正弦波曲线从而按正弦波推出 来的一些振动方面的结论，也只能近似地符合发生器 振动情况。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 头的瞬间进给运动方程 图 2削加工示意图 在图 2，工件旋转运动，设进给量为 f ， 将工件右端面作为进给的起码位置， 则钻头只在进给运动情况下某个瞬间离开右端点的距离为 60r nl （ 其中 f 是钻头在工件一转时轴向移动量， 通常的情况下 n和 f 是常数，所以图 2头单刃切削，切屑厚度之两侧是刀刃在工件旋 转 0360 时形成的，所以切屑厚度是钻头每转进给量，即 f 。 当使用偏心凸轮机构作为振动切屑发生器所产生的轴向振动和钻头的进给运动 复合在一起之后，由于它们的运动方向是一致的，因此钻头的合运动只是简单的数量叠加，而将式（ 起来，且令该合运动瞬间钻头离右端面的距离为 l S即 s i n 260B nl v t （ （ 的然已不再是 t 的线性函数，即不再是匀速直线运动，而是非匀速的直线运动。瞬时工件前半的时间是 ： 60， 在 6 0 6 0s i n 2 s i n 26 0 6 0q p f t v t f t v （ 在 6 02 s i n c o s 2s f A v （ 显然部分是匀速进给量 f ，另一不烦有振动引起进给量 f w所以： 6 0 6 02 s i n c o s 2x v （ 明加上振动切削后，形成了一个随时间而变的进给量它可以沿切屑面形成波浪形，这就给断屑创造了条件。 屑的形成 机理 切屑形成是在两个运动下形成的，一个是轴向进给运动；另一个是工件做转动。将轴向运动作为 件在切削点的速度的反方向为 于轴向进给量相对工件切削速度来说比较小，可以认为是 y x 具体来说切屑厚度方向是 y 轴而切屑长度方向是 x 轴。而切屑厚度是扩孔时的工件内外半径之差。即 中没有 画出。 所以图 2a）（ b）（ c） 就是将 坐标的切屑图。 在t 时间内，工件转 0360，刀具完成切屑侧面一转。形成了切屑侧面波浪形，当我们希望买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 获得图 2 屑的数学分析 由（ 可见，当 60，则 60时（ 0它可分为两种情况： 1 n 不会是 0，但 60 0，则必须 0v ，即振动频率为 0，即没有振动。 当然为 0，由 （ 可知匀速进给量即切屑侧面没有波形，即图 2-1(a)切屑图。 01，则 60s in s 则 0表示工件转一转时，偏心凸轮转一转，即工件转0360时，偏心凸轮正好转一转，完胜一个完整的正弦曲线振动波形。工件一转完成 一个完整的正弦波形，接着下一转又完成一个完整的正弦波形，所以切屑的侧面的波形，振幅，频率，相位完全相同。这就是图 2-1(b)，虽然切屑在轴向上的厚度 均 是 f ，有波形也不能断屑。而且当 60 2, 3, 4.也和 60 1时相同均出现图 2-1(b)情况。 综合以上两种情况：当 60 从（ 可见，只有 60切屑的侧面波形从工件一转到下一转中不是完整波形，这样切屑两侧面波形的相位差形，这样就可能完成断屑。由（ 可知 6 0 6 02 s i n c o s 2 0s f A v 时刚好实 现完全断屑。 6 0 6 04 s i n s i n 2v v td t n n （ 如果令 0即求变化中的于 只有使 260vt ，由此解出 t 来， 即 ： 6020602则 12303 0 12t nt 将1t，2： 12602 s i s i f f （ 如果使 01 则 1602或1602 从（ 以看出 60， 1， 2， 3， 6， .，否则 A，因为振幅 以将 60上绝对值符号，因此 m a x 602 s vW f A nm 02 s vW f A n（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 12 60可知当 6 0 1 3 5 7, , , .得 60把它代入（ 可得 m a xm i f （ 即切屑形状呈图 2 图 2屑形状图 由图可知实现了几何断屑，切屑形成切削层由薄到厚的切削形态。 析 偏心轮式振动钻削装置 动钻削装置 结构图 图 3 图 3如图 3示，通过皮带轮直流 电动 机带动中心轴，而中心轴与偏心套 1为紧配合，偏心套 2和偏心套 1为松配合，可以方便调整两个偏心套的相对位置，然后通过两端螺母压紧，随着中心轴一起作旋转运动。保持架可以把由滚动轴承传来的偏心套 2的旋转运动换成往复直线运动，实现轴向振动。钻杆通过夹紧螺母固定在保持架上，钻杆带动钻头，随着保持架作轴向振动。振动箱安装在车床大托板上，随大托板做轴向进给运动。 工件转动，钻头边轴向进给边振动，这样就实现了振动钻削。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 幅可调振动钻削装置的理论分析 (a) (b) (c) 图 3如图 3，中心轴圆心为1A,偏心套 1 外圆圆心为2A，偏心套 2 外圆圆心为3A，由 于偏心套 1和中心轴为紧配合，偏心套 1和回转中心就是，偏心套 2绕偏心轮 1转动时，实际是3么整体形成的偏心距就是1偏心套 1与偏心套 2的偏心距都为 e，12 02 。 如图 3a）所示： 振幅 =13 2 e。 两个极限位置： 当 0a 时，1图 3b）所示： 振幅 =130时，1A，2图 3c）所示： 振幅 =132A A e这样只要调节 a 的值就能调节振幅，而偏心套 1和偏心套 2为松配合，可以方便调节 a 的值，而可调最大振幅为 2e，可调最小振幅为 0e 取 调振幅范围 0 由上所知，振幅随两偏心套间的转过的角度而变化，如图 3图 3幅随转角变化曲线 当 e= 表 3-1 e=部分振幅表 7 （ 角度 振幅 角度 振幅 角度 振幅 0 1 2 4 5 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 振动装置的特点 1）用直流电机驱动振动装置，振动频率在 0连续调节； 2）偏心量可以调节，不仅降低了偏心轮的制造精度和制造难度，且使调整振幅方便可靠，振幅在 0应性强； 3） 用高精度轴承取代了传统机械偏心式振动装置中的滚轮，摩擦力小；滚动轴承依靠偏心轮买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 甩起的润滑油自然润滑，效果良好，减小了磨损； 4）结构更加紧 凑，易于在机床上安装，操作；整个装置使用寿命长，性能稳定，可靠。 排屑深孔钻头的 设计 小直径 头刃形采用单刃内排屑深孔钻结构 、 由内刃 、外刃 、 钻尖 、 分屑台 、 导向块和排屑孔组成。钻头头部采用“ T”型整体硬质合金直接与钻杆焊接而成，制造工艺简单，成本低廉。 图 3直径内排屑深孔钻结构图 其特点是： （ 1）分屑槽为鱼肚 形 ，既方便刃磨，又保证了左右两刃的侧后角1a，有利于提高钻刃的耐用度，有利于可靠完全分 屑。 （ 2）尖高1以大大缩短入钻，出钻的时间，提高钻头的耐用度。 （ 3）内刃偏角较大，有利于加高孔底反锥尖的高度，有利于加强定心精度，有利于提高钻削精度。 （ 4）分屑槽将外刃分割成两段，且两段的余偏角1r及2r各不想等，有助于完全 分屑和加强孔底的定心作用，有利于可靠断屑和平稳钻削。 F 系统关键部件 的设计 影响 统加工效果的两个关键部件 负压抽屑装置和授油器。故本 课题 根据 统内排屑原理 组合 了可调间隙负压抽屑装置如图 3 3他结合振动装置应用于振动深孔加工试验中。 锥体 壳体 圆柱销 套体 调整体 紧固螺母负压轴图 3 图 3应用流体力学负压效应原理，使 是 争议 有二，统将“鱼鳞 槽” 改为内外形喷嘴，将双管还原为单管，使钻杆与抽屑器分离，无疑为一大改进，但是还有缺点：（ 1）鱼鳞槽在结构和工艺上无法充分发挥负压效应的目的，因而抽屑效果不明显；（ 2）为使前后液流分开而加设一根外管，既占用了供油，排屑通道的宝贵空间，又增加了刀具的制造成本。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 路的改进设计原理 前油路（通向输油器和钻头切削刃）的作用是将切屑平稳地送入出屑口，其压力和流量并非越大越好，油压过大反而形成切屑瞬间堵塞出屑口，造成切屑“塞实”，抽屑无效果。后油路的作用（通向抽屑器）是在刀杆末端形成巨大的负压，从而形成出屑 口的切屑加速通过钻头喉部这一堵屑危险区，一旦切屑进入钻杆圆形空腔，其高速流动 成为现实，不回再发生堵塞，因此必须对后油路的压力，流量单独控制。规定后油路流量为总流量 1/3在理论和实践上是毫无根据的。 观国内外深孔加工现象后发现，现有深孔加工系统中采用的冷却润滑液系统几乎全部是定量油泵供油，流量及压力分别由流量控制阀和溢流阀控制。当通道需要流量小于油泵输出流量时，多余的油经溢流阀流回油箱。溢流阀使传统进口压力基本稳定在调定值。流量控制阀出口压力取决于通道载荷，即出口压力随载荷的变化而变化。 改进后的油路为下 图： 图 3进后的油路图 体布局 完成分系统和组件的设计后，在机床的大托盘上安装振动装置，调整震动轴与机床主轴同心：钻杆前加授油器，振动装置后加设负压抽屑装置，改进后的油路分两路油管，一路接授油器，一路接负压装置，这样就组成了如图 3 工件机床 中心架 授油器 钻杆 支撑架负压抽屑装置 振动装置电机图 3排屑深孔 振动钻削系统总体布局 动钻削过程分析 孔 振动钻削时刀具角度变化和 孔 振动钻削刀具角度变化 振动钻削由于其所施加轴向振动的 影响，实际切削速度的大小和方向都在不停的发生变化，从而造成切削角度的的变化。振动钻削引起的刀具角度的周期性变化可以比较容易推导出来。若以由式（ ： 2 c o s 260bs dl v A v (所以钻头前，后角的动态变化量为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 6 0 c o s 2a r c t a n c o s2 v A v tf kr r n (其中2是由进给速度引起的，而 60 vA 项是由振动引起的。若钻头的刃磨后角为0a，刃磨前角为0r，实际工作轴后角为际工作轴向前角为 ， 。图 4角 的变化情况。 图 4动钻削刀具轴向前后角变化 由此可见，在振动钻削过程中，钻头实际工作前角与进给量 f，振动频率 v，振幅 A，主偏角k ，主轴转速以及刀刃的切削半径 另外，实际工作后角 则会导致钻头严重磨顺和钻杆冲击振动，甚至崩刃。因此，为防止出现负后角，刃磨后角0， 即 0 ， 其中 m a x 60a r c t a n c o s2 f v A kr r n 。 于是有 0t a c o s 2 r （ 在其他条件都已确定的情况下，可以参考上式选取振动频率和振幅 A。 全几何断屑条件下的 设工件转一周刀具的振动次数称为重叠系数，用 60 ，其中 定 ，那么相邻两转之间的刀具的相位差是0 2 i即02i 实现完全断屑必须瞒足的条件 可知 a r c s i n a r c s i （ 由于规定了 ，所以可知 a r c s i . 5a r c s i 5fA （ 得出当振幅 现完全几何断屑时 i 的取值范围。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 孔 振动钻削系统的稳定性 影响钻削稳定性的因素很多，但归根结底是由切削力引 起的。与非振动钻削相比，振动钻削由于有强迫振动的介入，其稳定性问题就更为复杂。 低频轴向振动钻孔时，钻削系统实际为弹性体，由于切削力的周期性变化，势必引起系统的振动，表现为钻头的轴向振动；钻杆的扭转振动；钻秆的横向摆振；钴杆的弯曲振动。这些振动分别由变化的轴向力、扭矩、主切削力所引起。 孔 振动钻削切削力分析 在普通钻削时，轴向力和扭矩可按经验公式计算，而振动钻削由于瞬时进给量的周期性变化，钻削轴向力和扭矩也发生 周期性的变化受力图见图 4时径向力和导向块上的反力，也发生周期性的变化。在完全 几何断屑时，由于切屑在切削在切削面积为零处自