1 引言
普通鉆削加工孔的質(zhì)量一般較差，比較突出的問題是孔表面質(zhì)量低饵蒂、出口毛刺較大声诸。在微小孔加工中，由于刀具制造困難等原因不便采用鉆退盯、擴彼乌、鉸等多工序加工，當孔的一端在開口較小的腔內(nèi)時渊迁，機械去除毛刺也比較困難慰照；當在塑性較大的材料上加工微小孔時，孔的質(zhì)量問題將更加突出，必須采用新技術(shù)毒租、新工藝稚铣，以便使微小孔的加工質(zhì)量有較大提高。
軸向超聲波振動鉆削是一種新的孔加工工藝凳渗，具有優(yōu)良的工藝效果秽擦。在鉆削過程中使鉆頭相對于工件沿鉆頭軸線方向超聲波振動，刀具實際切削角度呢呕、刀刃與工件的相對運動速度都呈周期性變化弓匪，實際切削厚度一般也呈周期性變化，鉆頭主切削刃和橫刃的切削條件得到改善哥峡，平均軸向鉆削力降低盲拣。將軸向超聲波振動鉆削方法用于微小孔加工，可使孔的表面粗糙度降低惋蛉，表面質(zhì)量得到改善摘裕，出口毛刺的高度和厚度均較普通鉆削小得多。
2 振幅對表面粗糙度的影響
分別采用普通鉆削及不同振幅的軸向超聲波振動鉆削加工微小孔鹅但，然后將孔剖開拥耍，用光切法對孔壁表面粗糙度進行測量。發(fā)現(xiàn)振動鉆削加工的孔的表面粗糙度Rz與普通鉆削有很大差異协熙，且Rz與振幅關(guān)系密切审拉。圖1為測量結(jié)果，a=0為普通鉆削饲窿。試驗條件：HSS直柄麻花鉆直徑f0.32mm,轉(zhuǎn)速n=7100r/min,進給量f0=0.003mm/r,振動頻率F0=20kHz,工件材料為18Cr2Ni4WA低碳合金鋼煌寇；當振幅a選擇在0.5 m～1 m范圍內(nèi)時，表面粗糙度RZ值最低逾雄，振幅選擇適當阀溶，表面粗糙度可比普通鉆削下降50%。一般來說鸦泳，鉆頭磨損越劇烈,孔表面粗糙度Rz越大银锻。普通鉆削時，孔表面粗糙度隨鉆頭累計鉆削長度的增加而增大做鹰，而在軸向超聲波振動鉆削中击纬，孔表面粗糙度的增大趨勢十分緩慢,如圖2所示，試驗條件同圖1钾麸。
圖1 振幅對表面粗糙度的影響
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圖3 振幅對平均軸向力更振、毛刺高度毛刺厚度的影響
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圖2 累計鉆削長度對表面粗糙度的影響 |
3 振幅對出口毛刺的影響
在18Cr2Ni4WA低碳合金鋼微小孔鉆削試驗中，振動鉆削振幅對出口毛刺高度H和厚度B的影響見圖3喂走。圖中曲線F為平均軸向鉆削力曲線殃饿，斜線區(qū)域分別為毛刺高度H和厚度B變化范圍谋作。試驗條件：孔深2.2mm,其余同圖1“锷可以看出缩棉，毛刺厚度B隨振幅a而變化，變化趨勢與平均軸向鉆削力F的變化趨勢十分接近瑟哺，兩者同是在a=0.5 m時最小颂梆。普通鉆削時毛刺厚度差別較大，振動鉆削時差別較小弹梁，a=0.5 m時毛刺厚度可比普通鉆削減小50%以上览雁。毛刺高度H的變化趨勢與平均軸向力曲線基本接近，當振幅a=1 m時毛刺高度最小动院，約為普通鉆削的25%左右胜通。
4 試驗結(jié)果討論
在微小孔鉆削中，進給速度一般較低芽堪，極易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象宅溃，切削速度恰好在鉆削積屑瘤生成范圍內(nèi)，經(jīng)顯微放大觀察發(fā)現(xiàn)苍煎，刀刃及刀刃轉(zhuǎn)角處都有積屑瘤生成甚负，使普通鉆削微小孔時，孔表面粗糙度較大审残，孔表面上分布有許多撕裂痕跡梭域。而在超聲波振動鉆削微小孔中，由于切削力搅轿、切削角度病涨、切削厚度等的周期性變化，消除了進給爬行介时，抑制了積屑瘤的產(chǎn)生没宾，相對于工件超聲頻振動的鉆頭對孔壁具有往復(fù)熨壓作用，使孔的表面粗糙度降低沸柔，表面質(zhì)量明顯提高。測量結(jié)果表明铲敛，表面粗糙度Rz可比普通鉆削降低50%左右褐澎。微觀顯微觀察發(fā)現(xiàn)，振動鉆削的孔壁上切削痕跡細微伐蒋、整齊工三、均勻，沒有金屬撕裂痕跡曲苛，表面完整性好舍娜。普通鉆削中鉆頭磨損較快仁沃，壽命較低。鉆頭磨鈍后谨敏，鉆削質(zhì)量下降赡析，孔的表面粗糙度明顯增大。而在超聲波振動鉆削中考皂，因鉆頭周期性微弱沖擊作用奇搪，鉆削力降低，鉆頭磨損速度減慢遗酷，壽命提高住龙，表面粗糙度隨累計鉆削長度增加而增大的趨勢減緩。
在孔加工中笛驴，一般軸向鉆削力越大监征，出口毛刺體積越大。而超聲波振動鉆削微小孔時饵逐，平均軸向力可比普通鉆削降低30%以上荣月，鉆頭從工件底部鉆出時發(fā)生劇烈塑性變形和位移的材料較少，使毛刺的體積和重量都小于普通鉆削梳毙。試驗結(jié)果表明哺窄，振動鉆削時振幅不宜過大，對于直徑在(0.3～0.4)mm范圍內(nèi)的微小孔账锹，采用振幅a=(0.5～1) m為最好萌业，毛刺高度H可減小至普通鉆削的1/4,毛刺厚度B可減小至/普通鉆削的1/2。
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