變進(jìn)給振動(dòng)鉆削降低出口毛刺的研究

國(guó)際金屬加工網(wǎng)

鉆孔過程中，隨著鉆頭鉆出工件表面，在孔的周邊會(huì)產(chǎn)生出口毛刺趋急。它的存在嚴(yán)重地影響產(chǎn)品的裝配精度和使用性能，即使是自動(dòng)化生產(chǎn)十分發(fā)達(dá)的國(guó)家势誊，有時(shí)也不得不用手工去除毛刺以保證產(chǎn)品的質(zhì)量呜达。國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果表明，振動(dòng)鉆削時(shí)削減出口毛刺具有顯著的效果,其效果不僅與振動(dòng)參數(shù)有關(guān)颊鳄，而且與進(jìn)給量有密切的關(guān)系槽脑。

圖1

圖2

1 分析

鉆削過程中，當(dāng)鉆頭接近鉆通工件時(shí)谤蚌，鉆頭下面待切除材料變得很薄煌摊，抵抗變形的能力下降，當(dāng)孔底材料的應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限時(shí)借倘，將產(chǎn)生向下的塑性變形(見圖1)阀霸。此后莉遥，鉆頭的切削狀況發(fā)生了變化枣象，已不再是完全的切削狀態(tài)，還包含部分塑性變形流動(dòng)灶逃。隨著鉆削過程的繼續(xù)進(jìn)行舶舅，變形量進(jìn)一步加大，鉆頭最終鉆出工件時(shí)鬼胸，部分因塑性變形而未切除的孔底材料殘留在孔口邊緣形成出口毛刺(見圖2)奸闽。

圖3為振動(dòng)鉆削時(shí)，出口處刀刃運(yùn)動(dòng)軌跡的圓周展開圖恢筝。圖中曲線Ⅰ為前一刀刃的運(yùn)動(dòng)軌跡哀卫，曲線Ⅱ?yàn)榈度姓谇邢鞯倪\(yùn)動(dòng)軌跡。陰影部分是尚未切除的殘留金屬撬槽。在一個(gè)振動(dòng)周期中此改，可以把切削過程分為AB、BC侄柔、CD三段共啃。在AB段由于鉆頭的實(shí)際工作前角γ_fe增大，因而鉆削力下降暂题，塑性變形減小移剪。在BC段究珊，雖然實(shí)際工作前角γ_fe減小，鉆削力增大纵苛，但由于切削力作用方向的改變剿涮，使得向下的切削分力仍很小，因此工件材料向下的塑性變形也很小攻人。另外幔虏，從圖3還可知，振動(dòng)鉆削時(shí)刀刃切削軌跡超出工件底面以前孔底殘留金屬的最大高度H_max為

H_max=	f_r	+\|2AsinF_n	p	\|

	2		2

其中fr為鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)給量惕秧，A為振動(dòng)鉆削時(shí)的振幅奥徒，F(xiàn)n為鉆頭每轉(zhuǎn)振動(dòng)次數(shù)。普通鉆削時(shí)Hmax僅為的炫。所以在fr相同的情況下吐捞，振動(dòng)鉆削出口處殘留金屬的體積比普通鉆削時(shí)大，強(qiáng)度也高蜕裳，不易產(chǎn)生向下的塑性變形流動(dòng)吹蜡。

從以上分析可見，由于振動(dòng)鉆削所特有的區(qū)別于普通鉆削的鉆出過程呈锣，加之比普通鉆削更小的軸向切削分力锤衡，使得振動(dòng)鉆削時(shí)產(chǎn)生的出口毛刺將比普通鉆削時(shí)更小。而以較低的進(jìn)給量進(jìn)行振動(dòng)鉆削秒准，將會(huì)進(jìn)一步消減出口毛刺试郎。。

圖4

鉆削方式		出口毛刺/μm
變進(jìn)給振動(dòng)鉆削	f_r1=4.0μm/r	10.2
變進(jìn)給振動(dòng)鉆削	f_r2=1.33μm/r	32.1
恒進(jìn)給振動(dòng)鉆削	fr=4.0μm/r

2 鉆削實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)備與條件
實(shí)驗(yàn)是在微機(jī)數(shù)控微小振動(dòng)鉆床上進(jìn)行的供役。鉆床由安裝在主軸套筒內(nèi)頂部的壓電陶瓷振動(dòng)元件直接激振精密中頻主軸電機(jī)泻帮，使其在套筒內(nèi)做軸向振動(dòng)；由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)諧波傳動(dòng)減速器计寇，減速器輸出軸與主軸套筒上的齒條相嚙合實(shí)現(xiàn)主軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)锣杂，并由單片微機(jī)控制在任意位置改變主軸的進(jìn)給速度。實(shí)驗(yàn)中采用直徑為0.3mm的高速鋼鉆頭番宁，主軸轉(zhuǎn)速n=15000r/min,軸向振動(dòng)頻率F=300Hz元莫，振幅A=4.0μm,工件材料為18Cr2Ni4WA低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，工件厚度1.6mm蝶押。為了避免鉆頭質(zhì)量差異對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響踱蠢，每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)均用3支鉆頭，鉆孔至折斷為止播聪，取其出口毛刺高度的均值做為每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果朽基。鉆頭均經(jīng)工具顯微鏡挑選，表面質(zhì)量基本一致离陶。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
圖4是f_r變化時(shí)出口毛刺高度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果稼虎。從圖上可見振動(dòng)鉆削能夠顯著消減出口毛刺衅檀。在本文的實(shí)驗(yàn)條件下，可降低出口毛刺46.5%～60.7%,且f_r越小敬挂，出口毛刺也越小倾氮。但進(jìn)給量過小，則生產(chǎn)率低永韭，鉆削的整體加工水平下降英甜。為此又做了變進(jìn)給振動(dòng)鉆削實(shí)驗(yàn)，即先從正常進(jìn)給量(f_r1=4.0μm/r)鉆入徊押，當(dāng)鉆頭橫刃距離工件底面0.1mm時(shí)埃灿，降低進(jìn)給量(f_r2=1.33μm/r)直到鉆削結(jié)束。下表是恒進(jìn)給振動(dòng)鉆削與變進(jìn)給振動(dòng)鉆削的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果呢旋。很明顯绝开，變進(jìn)給振動(dòng)鉆削對(duì)消減出口毛刺，提高鉆孔的整體加工水平有利

3 結(jié)論

振動(dòng)鉆削特有的區(qū)別于普通鉆削的鉆出過程奸先，能夠大幅度消減出口毛刺剑督。
變進(jìn)給振動(dòng)鉆削，對(duì)消減出口毛刺币芽，提高鉆孔的整體加工水平有利菠食。

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