鉆削精密深孔扭振發(fā)生裝置的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 編號 摘 要 孔加工是金屬切削加工中最常用的加工工藝。據(jù)統(tǒng)計(jì) ,孔加工的金屬切除量約占切削加工總金屬切除量的 1/3,鉆頭的產(chǎn)量約占刀具總產(chǎn)量的 60%。目前用于加工微小孔的工藝方法雖然較多 ,但應(yīng)用最廣泛、生產(chǎn)實(shí)用性最強(qiáng)的仍是采用麻花鉆鉆削加工。隨著對孔加工質(zhì)量和效率的要求不斷提高 ,傳統(tǒng)的鉆削工藝已顯示出極大的局限性 ,而近年來迅速發(fā)展的振動(dòng)鉆削工藝則日益顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢及廣闊的應(yīng)用前景。本文主要介紹了振動(dòng)鉆削，振動(dòng)鉆削是振動(dòng)切削的一個(gè)分支，它與普通鉆削的區(qū)別在于鉆孔過程中通過振動(dòng)裝置使鉆頭與工件之間產(chǎn)生可控的 相對運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)方式主要有三種 ,即軸向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和復(fù)合振動(dòng) 。 本文講述了如何匹配加工參數(shù)來實(shí)現(xiàn)精密深孔的加工，并設(shè)計(jì)了扭振發(fā)生裝置，綜合分析了振動(dòng)鉆削的工藝效果。 低頻振動(dòng)切削技術(shù)目前已應(yīng)用于孔加工 (包括鉆、擴(kuò)、鉸、鎖、攻絲等 )和外圓車削加工等領(lǐng)域，解決實(shí)際生產(chǎn)中諸如切屑處理、改善切削加工性、提高加工質(zhì)量、延長刀具壽命等問題，理論上也獲得了許多發(fā)展。 關(guān)鍵詞 ： 麻花鉆 ； 振動(dòng)鉆削 ； 振動(dòng)裝置 ； 低頻振動(dòng) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 is to of of of 0% of is is As of of in of is is in is a of it in of of to is of to to in as 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 目 錄 摘 要 . I . 錄 . 緒論 . 1 動(dòng)鉆削技術(shù)的發(fā)展歷史 . 1 動(dòng)鉆削的工藝效果 . 2 動(dòng)鉆削的應(yīng)用前景及前沿課題 . 4 2 振動(dòng)鉆削的原理 . 7 動(dòng)鉆削的機(jī)理 . 7 動(dòng)鉆削系統(tǒng)的穩(wěn)定性與振幅損失 . 8 動(dòng)鉆削時(shí)的切削力 . 9 動(dòng)鉆削系統(tǒng)的穩(wěn)定性 . 10 生橫向擺振與鉆桿彎曲振動(dòng)的原因 . 12 振幅損失 . 13 3 深孔加工 的高效解決方案 . 14 孔加工 . 14 4 裝置設(shè)計(jì) . 16 置總體方案 . 16 電機(jī)的選擇 . 18 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) . 20 定計(jì)算功率 . 20 擇帶型 . 20 定帶輪的基準(zhǔn)直徑 . 20 定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 . 21 算主動(dòng)輪上的包角 1 . 21 定帶的根數(shù) Z . 21 定帶的預(yù)緊力 . 22 算帶傳動(dòng)作用在軸上的力（簡稱壓軸力） . 22 V 帶輪設(shè)計(jì) . 22 V 帶傳動(dòng)的張緊裝置 . 23 心軸及其附件設(shè)計(jì) . . 24 承的選用 . 26 承底座 . 27 蓋和透蓋 . 28 心銷釘 . 29 軸及其附件設(shè)計(jì) . 29 軸 . 29 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 性夾頭 . 30 承的選用 . 31 承座 . 32 緊螺母 . 32 承蓋 . 33 桿 . 33 底板設(shè)計(jì) . 33 5 致謝 . 35 參考文獻(xiàn) . 36 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 1 緒論 動(dòng)鉆削技術(shù)的發(fā)展歷史 據(jù)統(tǒng)計(jì)，孔加工是金屬切削加工中最重要的工序之一。約占所有金屬切削加工工序的 33%。我國每年生產(chǎn)鉆頭用的高速鋼消耗量約占刀具生產(chǎn)中高速鋼消耗總量的 70%。可見，在機(jī)械加工中孔加工占有很重要的地位，尤其是航空、航天、汽車、電子和計(jì)算機(jī)等行業(yè)，孔加工更顯示出其得天獨(dú)厚的地位。例如，一架波音 747 約有 200 萬個(gè)連接孔，機(jī)械連接工作量（不包括總裝）約占機(jī)械加工工作量的 20%。 隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的 不斷推進(jìn)，高科技產(chǎn)品層出不窮，孔加工的數(shù)量與日俱增 !孔加工的地位也在不斷地上升。同時(shí)對孔加工質(zhì)量的要求也越來越高，這無疑給孔加工帶來巨大挑戰(zhàn)。目前用來加工微小孔的方法很多，但在國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛、生產(chǎn)實(shí)用性最強(qiáng)的要數(shù)麻花鉆的鉆削加工。然而 !以往的大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，普通鉆削很難承擔(dān)起這一歷史使命，非傳統(tǒng)的振動(dòng)鉆削新工藝越來越顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢。目前用于加工微小孔的工藝方法雖然較多 ,但應(yīng)用最廣泛、生產(chǎn)實(shí)用性最強(qiáng)的仍是采用麻花鉆鉆削加工。隨著對孔加工質(zhì)量和效率的要求不斷提高 ,傳統(tǒng)的鉆削工藝已顯示出極大的局限性 ,而近 年來迅速發(fā)展的振動(dòng)鉆削工藝則日益顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢及廣闊的應(yīng)用前景。振動(dòng)鉆削是振動(dòng)切削的一個(gè)分支 ,它與普通鉆削的區(qū)別在于鉆孔過程中通過振動(dòng)裝置使鉆頭與工件之間產(chǎn)生可控的相對運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)方式主要有三種 ,即軸向振動(dòng) (振動(dòng)方向與鉆頭軸線方向相同 )、扭轉(zhuǎn)振動(dòng) (振動(dòng)方向與鉆頭旋轉(zhuǎn)方向相同 )和復(fù)合振動(dòng) (軸向振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)迭加 )。其中 ,軸向振動(dòng)易于實(shí)現(xiàn) ,工藝效果良好 ,在振動(dòng)鉆削中占主導(dǎo)地位 。振動(dòng)的激勵(lì)方式主要有 超聲波振動(dòng) 、 機(jī)械振動(dòng) 、 液壓振動(dòng)和電磁振動(dòng) 。其中 ,超聲波振動(dòng)的頻率通常在 上 ,所以也稱為高頻振動(dòng)鉆削 ;其它三種振動(dòng)方式的頻率一般為幾百赫茲 ,故稱為低頻振動(dòng)鉆削。振動(dòng)鉆削改變了傳統(tǒng)鉆削的切削機(jī)理。在振動(dòng)鉆削過程中 ,當(dāng)主切削刃與工件不分離 (不分離型振動(dòng)鉆削 )時(shí) ,切削速度、切削方向等參數(shù)產(chǎn)生周期性變化 ;當(dāng)主切削刃與工件時(shí)切離 (分離型振動(dòng)鉆削 )時(shí) ,切削過程變成脈沖式的斷續(xù)切削。當(dāng)振動(dòng)參數(shù) (振動(dòng)頻率和振幅 )、進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速等選擇合理時(shí) ,可明顯提高鉆入定位精度及孔的尺寸精度、圓度和表面質(zhì)量 ,減小出口毛刺 ,降低切削力和切削溫度 ,延長鉆頭壽命。振動(dòng)鉆削 良好的工藝效果已引起國內(nèi)外研究者的普遍關(guān)注 ,自 1954 年日本宇都宮大學(xué)的隈部淳一郎教授提出振動(dòng)鉆削理論以來 ,各國學(xué)者對振動(dòng)鉆削進(jìn)行了大量理論研究及實(shí)驗(yàn)分析 ,取得了許多有價(jià)值的研究成果 ,其中一些成果已逐步應(yīng)用于加工領(lǐng)域。 低頻振動(dòng)切削技術(shù)目前已應(yīng)用于孔加工 (包括鉆、擴(kuò)、鉸、鎖、攻絲等 )和外圓車削加工等領(lǐng)域，解決實(shí)際生產(chǎn)中諸如切屑處理、改善切削加工性、提高加工質(zhì)量、延長刀具壽命等問題，理論上也獲得了許多發(fā)展。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 動(dòng)鉆削的國內(nèi)外研究狀況 1970 年代中期，在人們發(fā)現(xiàn)了振動(dòng)鉆削具有的一些優(yōu)良工藝效果之后，為 尋求科學(xué)的支持，國內(nèi)外一些學(xué)者開始從理論上對振動(dòng)鉆削的機(jī)理與特性進(jìn)行探索，至今 30 多年來，主要對振動(dòng)鉆削的“鉆頭剛性化效果”理論、動(dòng)態(tài)角度理論、振動(dòng)斷屑理論、脈沖能量和應(yīng)力集中理論等進(jìn)行了分析研究。 隈部淳一郎教授在他的著作精密加工振動(dòng)切削基礎(chǔ)與應(yīng)用中，率先提出了超聲波振動(dòng)鉆削的“鉆頭剛性化效果”理論。在他構(gòu)造的鉆頭動(dòng)力學(xué)模型中，把鉆頭抽象為自由端具有集中等效質(zhì)量 M 、 相互垂直的兩個(gè)方向（ x 向和 y 向）上的等效剛度為效阻尼系數(shù)為受到脈沖寬度為期為 T、兩個(gè)垂直方向幅值分別為x 和 y，從而構(gòu)造出鉆頭在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)微分方程，并進(jìn)行了求解和分析。 1984 年開始，王立江教授和他的課題組對高頻和低頻振動(dòng)鉆削都進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。他在研究中還提出了低頻振動(dòng)提高鉆入定位精度的新觀點(diǎn)，指出振動(dòng)鉆入時(shí)雖然由于某種原因產(chǎn)生的橫向力作用使鉆頭產(chǎn)生橫向偏移，但由于振動(dòng)的存在，使鉆頭迅速退回脫離工件，并在再次鉆入前的 一段時(shí)間內(nèi)受阻尼力的作用橫向偏移迅速衰減，待衰減近平衡位置時(shí)再次鉆入，故明顯地提高了鉆入定位精度，即具有“鉆入偏移退回恢復(fù)重新鉆入”的動(dòng)力學(xué)特性。這一特性的發(fā)現(xiàn)無疑豐富了剛性化理論，推動(dòng)了振動(dòng)鉆削理論研究的進(jìn)程。 1986 年劉華明教授在自制的超聲波振動(dòng)鉆床上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)振動(dòng)鉆削使切削力下降、表面質(zhì)量和孔徑精度提高，并進(jìn)一步探討了鉆頭耐用度與進(jìn)給量之間的關(guān)系 !給出了兩者的關(guān)系曲線。 1998 年，楊兆軍教授根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，提出通過改變進(jìn)給量來減少入鉆位置誤差的理論。微孔鉆削入鉆時(shí)，鉆頭橫 刃連續(xù)刮削工件，由于工件表面的不平整、鉆頭兩切削刃的不對稱等各種因素，鉆尖受到橫向力的作用而產(chǎn)生偏移，使鉆頭偏移鉆入工件，而產(chǎn)生入鉆定位誤差。振動(dòng)鉆削則改變了微孔鉆削的入鉆現(xiàn)象。入鉆時(shí)，鉆頭相對于工件做軸向振動(dòng)，橫刃作脈沖式旋轉(zhuǎn)楔入工件，與工件表面時(shí)切時(shí)離。楔入時(shí)，鉆尖因橫向力作用而產(chǎn)生偏移， 設(shè)偏移量 ，但進(jìn)入工件表面分離后，鉆頭將做以 為 初始位移激勵(lì)的偏移衰減振動(dòng)，其動(dòng)力學(xué)模型可簡化為單自由度振動(dòng)系統(tǒng)。通過計(jì)算和分析得出主切削刃全部鉆入工件之前，楔入次數(shù)越多，修正次數(shù)就越多，入鉆位置誤差就越小的結(jié)論。顯然，減小鉆頭的進(jìn)給量，就增加修正次數(shù)，但將降低加工效率。若控制機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，在入鉆階段施以較小的進(jìn)給量，而在鉆削階段再轉(zhuǎn)變成正常的進(jìn)給量，則在保證加工效率的前提下可減少微孔鉆削的入鉆定位誤差。 出口毛刺是鉆削加工中嚴(yán)重影響加工質(zhì)量的難題，長期未能有效解決。隨著振動(dòng)鉆削買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 實(shí)驗(yàn)研究的深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)振動(dòng)鉆削可有效減小出口毛刺。 1984 年，日本學(xué)者鞍 古文保采用鉆頭每轉(zhuǎn)振動(dòng) 1 次的頻轉(zhuǎn)比，在鋁制工件 (鉆削 孔，結(jié)果出口毛刺高度由普通鉆削時(shí)的 降到 指出，低頻軸向振動(dòng)鉆削能緩解切屑阻塞，有利于排屑；此外，由于鉆頭鉆出工件的瞬間切削力并不增加，因此可減小出口毛刺。 1986 年，足立勝重等人在相同實(shí)驗(yàn)條件下分別對鋁 (碳素結(jié)構(gòu)鋼(件進(jìn)行了低頻振動(dòng)鉆削實(shí)驗(yàn)，鋁件和鋼件的出口毛刺平均高度分別由普通鉆削時(shí)的 5 降到 明軸向振動(dòng)鉆削對于減 小塑性材料的出口毛刺效果更為明顯。 1989 年，王立江教授分析了零相位差低頻振動(dòng)鉆削時(shí)出口處金屬的殘留特性和橫刃的特殊機(jī)理，揭示了振動(dòng)與毛刺的關(guān)聯(lián)性，并通過實(shí)驗(yàn)證明在 1銹鋼和 業(yè)鋁上鉆削 孔時(shí)，若振動(dòng)參數(shù)選擇合理，甚至可實(shí)現(xiàn)無毛刺鉆削。 1991年， 過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，超聲波振動(dòng)鉆削也具有明顯減小出口毛刺的作用。 1997年，王立江教授的課題組用 頭鉆削黃銅 (發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加工參數(shù)選擇合理時(shí)，出口毛刺可由普通鉆削時(shí)的 降到 基本上實(shí)現(xiàn)了無毛刺鉆削。 提高鉆頭壽命及對難加工材料的切削能力也是鉆削加工中的重要課題。 1958 年，碳素鋼工件上低頻振動(dòng)鉆削深孔 ( 深 58轉(zhuǎn)比為 3)時(shí)，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)鉆削可顯著提高鉆頭壽命，并指出鉆頭軸向振動(dòng)降低了切削溫度 ,減輕了鉆頭燒傷，改善了排屑性能，因此可提高鉆頭壽命 14。 1962 年， 用低頻振動(dòng)鉆削加工屬于難加工材料的不銹鋼和耐熱合金鋼，結(jié)果使鉆頭平均壽命提高了 300%,加工效率提高了250%。他認(rèn)為，低頻軸向振動(dòng)鉆削時(shí)刀具與工件切削表面的周期性分離可改善排屑性能，所以提高了鉆頭壽命。 1972 年，前蘇聯(lián)學(xué)者采用低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆削也獲得了切削扭矩降低、鉆頭壽命提高 的加工效果。 1989 年以來，日本學(xué)者新井典久等人對低頻振動(dòng)鉆削提高難加工材料的鉆削能力進(jìn)行了較為深入的系統(tǒng)研究。他們用 花鉆先后對鈦合金 (鎳鉻鐵耐熱合金 (奧氏體不銹鋼 (行了低頻振動(dòng)鉆削實(shí)驗(yàn)，并與碳素結(jié)構(gòu)鋼 (比，用壓電晶體三相測力儀測量動(dòng)態(tài)切削力，用熱電偶測量切削溫度，并用有限元法分析溫度分布，以主后刀面刃區(qū)外緣處的磨損寬度來衡量刀具壽命。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 振動(dòng)鉆削時(shí)鉆削軸向力和扭矩靜態(tài)分量 (動(dòng)態(tài)力的平均值 )明顯下降，其中鉆削 分別下降 19%和 24%，效果最為明顯；鉆削 分別下降 4%和 10%，下降幅度最??；振動(dòng)鉆削使切削液冷卻潤滑作用增強(qiáng)，鉆頭外緣處切削溫度下降；磨損寬度減小，鉆頭 壽命延長。因此，新井的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有力地證明了低頻振動(dòng)鉆削具有提高難加工材料鉆削能力的工藝效果。王立江教授及課題組著重對振動(dòng)鉆削提高微小鉆頭壽命進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，他們根據(jù)微小鉆頭不重磨的特點(diǎn)，以鉆頭折斷前的鉆孔個(gè)數(shù)或鉆孔長度作為鉆頭壽命指標(biāo)，先后做了超聲波振動(dòng)鉆孔和低頻振動(dòng)鉆孔實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，不但低頻振動(dòng)鉆削能成倍提高微小鉆頭壽命，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 超聲波振動(dòng)鉆削提高微小鉆頭壽命的效果也十分明顯，如參數(shù)選擇合理，壽命可提高 三十多年來，國內(nèi)外學(xué)者對振動(dòng)鉆削作了大量理論與實(shí)驗(yàn)研究工作，振動(dòng)鉆削能提高鉆孔質(zhì)量、延長 刀具壽命和改善對難加工材料切削能力等優(yōu)良工藝效果已在機(jī)械加工領(lǐng)域得到普遍承認(rèn)。綜觀國內(nèi)外振動(dòng)鉆削的研究現(xiàn)狀，目前主要存在以下問題：對振動(dòng)鉆削的理論研究尚不充分，還未形成完整的理論體系，現(xiàn)有理論具有較大局限性，尚需修正和完善，以充分揭示振動(dòng)鉆削的動(dòng)力學(xué)本質(zhì)；對振動(dòng)鉆削工藝效果的研究大多局限于直徑大于 1直徑小于 加工數(shù)量與日俱增，所以對振動(dòng)鉆削微小孔的研究更具實(shí)際意義，需予以更多關(guān)注；迄今對振動(dòng)鉆削的研究均屬于定參數(shù)振動(dòng)鉆削，無法同時(shí)滿足鉆削三區(qū)段不同 鉆削機(jī)理的要求，難以達(dá)到進(jìn)一步提高鉆孔整體加工水平的要求。因此，三區(qū)段變參數(shù)振動(dòng)鉆削，特別是對微小孔的三區(qū)段變參數(shù)振動(dòng)鉆削是在定參數(shù)振動(dòng)鉆削基礎(chǔ)上的一次飛躍，是具有重要科研及應(yīng)用價(jià)值的研究課題。 動(dòng)鉆削的發(fā)展趨勢 當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，一些具有優(yōu)良的機(jī)械和物理性能的新型材料不斷涌現(xiàn)，并逐漸在各個(gè)領(lǐng)域開始得到應(yīng)用，這為振動(dòng)鉆削的發(fā)展提供了有利的條件。由于振動(dòng)鉆削是一種先進(jìn)的加工工藝，振動(dòng)參數(shù)對孔加工質(zhì)量的影響非常大，而且要根據(jù)不同的加工對象、不同的鉆削區(qū)段作相應(yīng)的變化，因此靠以往的鉆削設(shè)備 不能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須增加能進(jìn)行改變振動(dòng)參數(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，充分實(shí)現(xiàn)振動(dòng)鉆削的自動(dòng)化和智能化。 振動(dòng)鉆削的最終目的是適應(yīng)新型材料的出現(xiàn)，優(yōu)化切削過程，全面提高孔加工質(zhì)量，而受實(shí)驗(yàn)設(shè)備等客觀因素的限制不可能在實(shí)驗(yàn)中大幅度地隨意改變參數(shù)，因此用計(jì)算機(jī)仿真來全方位地分析和優(yōu)化切削過程是必須的，這就要求在對系統(tǒng)辨識(shí)的基礎(chǔ)上根據(jù)振動(dòng)理論、切削理論、控制理論等對系統(tǒng)進(jìn)行形象的描述并構(gòu)造振動(dòng)鉆削的仿真模型，實(shí)現(xiàn)對振動(dòng)鉆削的動(dòng)態(tài)仿真。 近年來，由于材料科學(xué)的飛速發(fā)展，具有優(yōu)良機(jī)械和物理性能的新型材料不斷涌現(xiàn)，并逐漸 在各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。高強(qiáng)度、高硬度金屬材料、正交纖維束增強(qiáng)復(fù)合材料及涂層材料等的應(yīng)用日益廣泛，尤其是正交纖維束增強(qiáng)復(fù)合材料以其優(yōu)良的比強(qiáng)度、比剛度和加工性能被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，然而其主要弱點(diǎn)之一是層間剪切強(qiáng)度低，采用普通鉆削加工時(shí)因軸向力較大，使層間容易產(chǎn)生脫層現(xiàn)象，尤其鉆出時(shí)脫層更為嚴(yán)重。針對這一問題，采用振動(dòng)鉆削工藝，并在鉆入和鉆出時(shí)采用不同的加工參數(shù) (振幅 A、振動(dòng)頻率 F、進(jìn)給量 f、主軸轉(zhuǎn)速 n 等 )以減小軸向力，無疑可顯著提高孔的加工質(zhì)量。 由多種材料 (如鈦合金、鋁合金及復(fù)合材料 )組合構(gòu)成的疊層材料 已逐漸應(yīng)用于新型飛買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 機(jī)的制造中，其應(yīng)用前景十分廣闊，但由于其切削性能很差，成為推廣應(yīng)用的主要障礙，因此亟需解決其切削加工難的問題。對于這種材料采用定參數(shù)振動(dòng)鉆削的加工方法難以奏效，必須在鉆削不同材料層時(shí)相應(yīng)改變加工參數(shù)，才能在性能差別懸殊的不同材料層上鉆出高質(zhì)量的孔。 極有發(fā)展前途的金屬基 (主要是鋁基 )非連續(xù)增強(qiáng)復(fù)合材料以及最近出現(xiàn)的一些具有晶須、短纖維和陶瓷顆粒結(jié)構(gòu)的材料，不僅性能優(yōu)異，而且價(jià)格也可與傳統(tǒng)金屬材料競爭，國外已在導(dǎo)航系統(tǒng)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車連桿、活塞、汽缸體、工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)齒輪上投入應(yīng)用。但是 這類材料中的增強(qiáng)相 (纖維、晶須或顆粒 )硬度很高，且在材料中隨機(jī)分布，故鉆削加工中刀具磨損嚴(yán)重，加工表面質(zhì)量差，且隨鉆削深度的增加而加劇。所以，必須采用變參數(shù)振動(dòng)鉆削工藝才能較好解決其加工問題。 針對上述材料的加工難題，振動(dòng)鉆削應(yīng)根據(jù)加工孔的材料組合特性、孔的長徑比和技術(shù)要求等靈活選擇參數(shù)變量 (A， F， f， n)，并將參數(shù)變量作為鉆削深度的函數(shù)，即 A(l)，F(xiàn)(l)， f(l)， n(l)，最終目的是使整個(gè)鉆削過程處于優(yōu)化狀態(tài)，全面提高孔的加工質(zhì)量。因此，對振動(dòng)鉆削的研究主要應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行： 在充分 考慮各種復(fù)雜因素尤其是非線性因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)造能夠真實(shí)反映鉆削過程機(jī)理的動(dòng)力學(xué)模型，深入進(jìn)行振動(dòng)鉆削動(dòng)力學(xué)特性的研究：由于振動(dòng)鉆削系統(tǒng)是一個(gè)包含非線性因素的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)諸如分叉、混沌等方面的動(dòng)力學(xué)特性，這方面內(nèi)容在以往的振動(dòng)鉆削研究中很少涉及；鉆頭的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)比較復(fù)雜，以往國內(nèi)外對振動(dòng)鉆削進(jìn)行理論研究時(shí)都是把鉆頭近似看作具有兩自由度且自由端具有集中質(zhì)量 (或均勻分布質(zhì)量 )的懸臂梁來建立動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)這種模型進(jìn)行理論分析，求出的解只能是近似解，不能完全、真實(shí)地反映鉆頭結(jié)構(gòu)及切 削過程的動(dòng)力學(xué)特性，因此需要從振動(dòng)理論上進(jìn)一步深入分析振動(dòng)鉆削的動(dòng)力學(xué)特性，尋找更為有效的求解方法，為振動(dòng)鉆削技術(shù)在現(xiàn)代加工條件下的完善和發(fā)展提供更充分、更精確的理論依據(jù)。 開發(fā)先進(jìn)的振動(dòng)鉆削設(shè)備。振動(dòng)鉆削是一種先進(jìn)的加工工藝，振動(dòng)參數(shù)對孔加工質(zhì)量的影響非常大，而且需要根據(jù)不同的加工對象和鉆削區(qū)段作相應(yīng)變化。因此，依靠傳統(tǒng)的鉆削設(shè)備很難實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須配置能進(jìn)行變參數(shù)振動(dòng)鉆削的自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)鉆削的自動(dòng)化和智能化。 開拓新的分析方法。振動(dòng)鉆削研究的最終目的是適應(yīng)新型材料的加工要求，優(yōu)化切削過程 ，全面提高孔加工質(zhì)量。但受實(shí)驗(yàn)設(shè)備等客觀條件的限制，不可能在實(shí)驗(yàn)中大幅度地任意改變參數(shù)，因此采用計(jì)算機(jī)仿真對切削過程進(jìn)行全方位的分析和優(yōu)化是必不可少的，這就要求在系統(tǒng)辨識(shí)的基礎(chǔ)上根據(jù)振動(dòng)理論、切削理論、控制理論等對系統(tǒng)進(jìn)行形象的描述并構(gòu)造振動(dòng)鉆削的仿真模型，實(shí)現(xiàn)對振動(dòng)鉆削的動(dòng)態(tài)仿真。 綜上所述，振動(dòng)鉆削為了適應(yīng)現(xiàn)代化高科技發(fā)展的需要，要從各方面進(jìn)行不斷地自我買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 發(fā)展和完善，并發(fā)揮出其特有的優(yōu)勢。為此我們應(yīng)該不斷積累前人的經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)努力鉆研，爭取在這方面有更大的突破。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 2 振動(dòng)鉆削 的原理 動(dòng)鉆削的機(jī)理 振動(dòng)切削是在普通切削過程中給刀具 或工件 人為地加上某種有規(guī)律的、可控的振動(dòng) ,從而形成在機(jī)理上不同于普通切削的切削方法 可分為高頻振動(dòng)切削 超聲振動(dòng)切削 和低頻振動(dòng)切削 00 不論是高頻還是低頻振動(dòng)切削 ,只要振動(dòng)參數(shù)和切削用量選擇得當(dāng) ,都能產(chǎn)生普通切削所無法比擬的切削效果 ,如改善難加工材料的可加工性 ,可靠地?cái)嘈?、排?,顯著減小切削力 ,降低切削溫度 ,降低表面粗糙度 ,提高切削液的使用效果 ,從 而大大地提高刀具的耐用度 振動(dòng)切削已成為一種不可忽視的加工方法 振動(dòng)形式有扭振 主切削方向上的振動(dòng) 、軸向振動(dòng) 進(jìn)給方向上的振動(dòng) 和復(fù)合振動(dòng) 同時(shí)進(jìn)行扭振和軸向振動(dòng)。 圖 2動(dòng)方式 一般認(rèn)為 ,當(dāng)鉆頭進(jìn)行扭振時(shí) ,僅僅改變了切削速度 ,并沒有形成切削厚度的變化 ,因而 ,從運(yùn)動(dòng)學(xué)上分析 ,在認(rèn)為刀具是剛性的條件下 ,扭振并無斷屑條件 ,對于復(fù)合振動(dòng)中的扭振成分也是如此 由于扭振是在鉆頭外緣部分的主切削方向上的振動(dòng) ,能起 到減小切削力的作用 ;另一方面 ,它所產(chǎn)生的圓周方向上的切削速度的波動(dòng) ,與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成 ,仍然形成了切削厚度的變化 ,也有利于斷屑 振動(dòng)方向與切削方向一致 ,使橫刃部分的沖剪作用有規(guī)律地進(jìn)行 ,從而使作用在橫刃上的脈沖力發(fā)揮作用 ,這時(shí) ,對鉆頭外緣附近的切削刃而言 ,就形成吃刀方向振動(dòng)切削機(jī)理 振動(dòng)切削過程中 ,由于刀具與工件之間斷續(xù)接觸 ,使得切削溫度降低 ,正應(yīng)力減小 ,內(nèi)摩擦向外摩擦轉(zhuǎn)化 ,而且刀具的動(dòng)態(tài)沖擊力產(chǎn)生了高于靜態(tài)剪應(yīng)力的波前剪切應(yīng)力 ,這些也是切削力降低 ,工件材料更容易被破壞 的原因 . 鉆削工藝引入振動(dòng)方式以后 ,由于受到振動(dòng)、切削力、沖擊等互相作用 ,加工表面的各種參數(shù)呈周期性變化 ,切屑不像麻花鉆鉆出來呈帶狀的切屑 ,而是片狀、顆粒狀、線性狀等不同的形式。 導(dǎo)向部分 內(nèi)切削刃 （ a） 軸向振動(dòng) 外切削刃 導(dǎo)向部分 內(nèi)切削刃 外切削刃 外切削刃 內(nèi)切削刃 導(dǎo)向部分 （ b） 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)振動(dòng) （ c） 復(fù)合振動(dòng) n n n 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 切屑原理分析 : 設(shè)由于施振系統(tǒng)的作用，刀頭產(chǎn)生振動(dòng)特征函數(shù)為： 21 式中 : 1A 為振幅 ,（ m） P 為振動(dòng)頻率 )( t 為時(shí)間 )s( 。 刀頭的軸向位移 )t(X 2ft n/ 6 0X (t ) 1 (2式中 :f 為走刀量 )/( n 為主軸轉(zhuǎn)速 (r 。 設(shè) 為前后兩刀波紋的重迭系數(shù) /60 (2式中 :N 為整數(shù) ; 1 。 設(shè) 2/)2()(23 1 210 o i (2 當(dāng) 00a,即 )(2 1 (2實(shí)現(xiàn)斷屑 (理論上 )。 實(shí)驗(yàn)證明，振動(dòng)鉆削在加工過程中都能斷屑 ,其原理是刀具與工件進(jìn)行間歇、斷續(xù)的切削，所形成的切屑在切削力振動(dòng)擠壓。沖擊負(fù)荷的周期變化的共同作用下形成斷裂 ,所以斷屑在振動(dòng)鉆削加 工中最易形成。 動(dòng)鉆削系統(tǒng)的穩(wěn)定性與振幅損失 振動(dòng)鉆削是通過給鉆削加工系統(tǒng)施加某種有規(guī)律的振動(dòng) (振幅 A，頻率 p)，通過周期性地實(shí)現(xiàn)刀具與工件的接觸和分離，從而在圓周上形成切屑的薄弱環(huán)節(jié)，人為控制切屑的形成與折斷過程。只要振動(dòng)參數(shù) (振幅 A，頻率 p)匹配合適，無論加工何種材料，選擇何種切削角度，都能可靠地實(shí)現(xiàn)斷屑和自主控制切屑尺寸。但加工經(jīng)驗(yàn)證明：在振動(dòng)加工的凸輪刀具工件系統(tǒng)中，由凸輪機(jī)構(gòu)預(yù)設(shè)的振幅值，經(jīng)鉆桿傳到鉆頭進(jìn)行加工時(shí)，盡管振動(dòng)頻率保持不變，但是會(huì)產(chǎn)生顯著的振幅損失。由于振幅值對 切屑的折斷以及控制切屑尺寸都有很重要的影響，所以振幅損失給人為控制振動(dòng)鉆削加工過程帶來極大的障礙。因此，了解振動(dòng)鉆削加工過程中的振幅損失因素、估算損失量并采取相應(yīng)措施進(jìn)行預(yù)防或補(bǔ)償，是振動(dòng)鉆削可靠斷屑和穩(wěn)定排屑的基礎(chǔ)。 振動(dòng)鉆削中振幅損失因素分析 凸輪在外部電機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，迫使鉆桿作一定振幅和頻率的簡諧振動(dòng)，對工件進(jìn)行振動(dòng)加工。在該系統(tǒng)中，影響振幅損失的因素主要有： (1)凸輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件 (即買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 鉆桿 )的慣性力較大，整個(gè)機(jī)構(gòu)會(huì)發(fā)生彈性變形，使得鉆桿工作端的實(shí)際位移與凸輪輪廓所預(yù)定的名義位移存在一定的 差距； (2)對深小孔進(jìn)行振動(dòng)鉆削時(shí)，由于振動(dòng)刀桿的剛性較差，使鉆桿受壓后產(chǎn)生彎曲變形； (3)對工件來說，由于受到周期性的強(qiáng)烈沖擊，它將產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)，即出現(xiàn)一定振幅的振動(dòng)，該振動(dòng)在與激振力存在相位差時(shí)，會(huì)使部分振幅損失。上述三種因素所引起的振幅損失并不能進(jìn)行簡單的疊加，由于振動(dòng)的存在，使得振幅損失值也以一定的周期出現(xiàn)，而各因素所引起的振幅損失量之間存在相位差，使振幅損失量在整體上表現(xiàn)為加強(qiáng)或減弱。因此，若分別計(jì)算三種振幅損失量，則很難確切了解整個(gè)系統(tǒng)振幅損失值。 利用幾何斷屑機(jī)理低頻振動(dòng)鉆削，解決了小直徑深孔 鉆削中的切屑處理問題。所謂幾何斷屑是指通過改變切削層的幾何參數(shù)，使切削面積有規(guī)律地變?yōu)榱阒?，或產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)而達(dá)到斷屑的目的。前者稱為完全幾何斷屑，后者稱為不完全幾何斷屑。鉆削時(shí)，由于附加振動(dòng)引起了進(jìn)給量的周期性變化使得切削力也發(fā)生周期性變化，與普通鉆削相比，系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)生了很大的變化，并產(chǎn)生了振動(dòng)鉆削時(shí)特有的現(xiàn)象。 振動(dòng)鉆削時(shí)，工件每轉(zhuǎn)中刀具的振動(dòng)次數(shù)稱為重迭系數(shù) J，用 / 表示，其中 k 表示整數(shù)部分， i 表示小數(shù)部分， 2 ，即后一刀比前一刀在圓周上超前。雖然進(jìn)給量 f 并沒有變化，但每一瞬時(shí)，刀刃兩轉(zhuǎn)之間的軸向距離都在變化。把這一距離稱為瞬時(shí)進(jìn)給量，用 2/)()(2 i i （ 2 瞬時(shí)進(jìn)給量的變化引起切削厚度的變化和切削面積的變化，因此對加工過程中的切削力和鉆削穩(wěn)定性都有很大的影響。從變化規(guī)律上分析，瞬時(shí)進(jìn)給量的變化與所加振動(dòng)有相同的規(guī)律，只是相位上相差 2/)( x 。 動(dòng)鉆削時(shí)的切削力 振動(dòng)鉆削時(shí)，鉆頭受力狀況見圖 2 圖 2頭受力狀況 由于瞬時(shí)進(jìn)給量的周期性變化，鉆削扭矩和軸向力也發(fā)生周期性的變化，同時(shí)，徑向買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通過答辯 力完全幾何斷屑時(shí)，由于切屑在切削面積為零處自動(dòng)分離，其理論切削力見圖 2 圖 2論切削力 理論切削力是以 2 為周期的函數(shù)，由于切削面積并非按正弦規(guī)律變化，所以瞬時(shí)切削力也并非按正弦規(guī)律變化。 動(dòng)鉆削系 統(tǒng)的穩(wěn)定性 低頻軸向振動(dòng)鉆孔時(shí)，鉆削系統(tǒng)實(shí)際上為彈性體，由于切削力的周期性變化，勢必引起系統(tǒng)的振動(dòng)，表現(xiàn)為：