1 嫌盲、引言

深孔加工在封閉或半封閉的空間內(nèi)進(jìn)行，產(chǎn)生大量切屑在一定的空間內(nèi)易形成堵塞铆贞，切削熱不易傳遞出去赐赁，其加工難度高、排屑難且工作量大伶摩。BTA 深孔鉆排屑的主要動力是由高壓油提供的壓力雕踊，如果切屑過長，即使在高壓油的作用下仍然難以排出昂幕。為解決深孔加工過程中排屑難的問題挺候，通過分析振動切削原理、設(shè)計(jì)振動斷屑裝置庶化、給刀具施加軸向周期振動即钞，實(shí)現(xiàn)鉆頭瞬時切削厚度的改變和鉆頭軸向振動，從而有效控制切屑的形態(tài)迹姆，使切屑順利排出怎晰，提高高速深孔加工的效率髓绽。

2 敛苇、振動鉆削機(jī)理分析

振動鉆削的基本原理是通過振動裝置施加給刀具或工件一定方向妆绞、一定頻率和一定振幅的可控振動，使鉆頭和工件之間產(chǎn)生規(guī)律性的接觸和分離枫攀，從而使普通鉆削變成間歇式鉆削括饶。針對不同的振動方向?qū)⒄駝鱼@削分為三類(見圖1) ，其中来涨，軸向振動方向與鉆頭的軸線方向一致图焰，扭轉(zhuǎn)振動方向與鉆頭的旋轉(zhuǎn)方向一致，復(fù)合振動是軸向振動與扭轉(zhuǎn)振動的相互疊加蹦掐。由于軸向振動比較容易實(shí)現(xiàn)且加工效果較好技羔，因此應(yīng)用最廣，其鉆削機(jī)理見圖2卧抗。

圖1 振動鉆削類別

圖2 軸向振動鉆削機(jī)理

振動鉆削是間歇性切削藤滥，鉆削過程中鉆頭在極短的時間進(jìn)行切削，其余時間鉆頭與工件都處于分離狀態(tài); 鉆頭間歇式的切削使之獲得極大的瞬時速度和瞬時加速度社裆，對被加工工件形成沖擊拙绊，使塑性金屬脆性化，同時降低摩擦系數(shù)和切削力谈毫，進(jìn)而提高鉆頭的相對剛度哟俩。在振動鉆削過程中，由于鉆頭和工件間的接觸是間歇式的鹤鲤，因此振動鉆削產(chǎn)生的切削熱少且散熱快; 振動鉆削可以使切削力降低褐琼，并在一定程度上避免刀瘤的產(chǎn)生，提高加工工件的表面質(zhì)量枷辫。

3涤瘸、 振動裝置建模及分析

在設(shè)計(jì)機(jī)械式振動鉆削的振動裝置時，一般采用偏心機(jī)構(gòu)拔翠、四連桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等钉榔，綜合分析深孔加工的特點(diǎn)，擬采用偏心凸輪結(jié)構(gòu)來建立模型翅窥。偏心式振動機(jī)構(gòu)建模的基本原理見圖3圣钝。

圖3  偏心凸輪機(jī)構(gòu)

根據(jù)式( 6) 繪出如圖 4 所示的斷屑區(qū)域圖。

圖4  切削區(qū)域圖

4 没惶、振動斷屑裝置設(shè)計(jì)

4. 1 振動發(fā)生裝置設(shè)計(jì)

振動鉆削裝置中必不可少的是振動發(fā)生器肖喂，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 5 所示。由圖可知庆杜，內(nèi)凸輪與轉(zhuǎn)軸采用緊配合的方式連接在一起射众，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時碟摆，內(nèi)凸輪隨之轉(zhuǎn)動; 為了實(shí)現(xiàn)振動振幅的調(diào)節(jié)，需要使內(nèi)凸輪和外凸輪之間可以轉(zhuǎn)動叨橱，則外凸輪與內(nèi)凸輪之間的配合方式為可動連接; 螺母可用來控制外凸輪與內(nèi)凸輪之間何時可相對轉(zhuǎn)動典蜕，即當(dāng)螺母松開時，外凸輪與內(nèi)凸輪可以相互轉(zhuǎn)動罗洗。

圖 5 振動發(fā)生器簡圖

圖6 相對位置關(guān)系簡圖

4. 2 振動斷屑裝置整體設(shè)計(jì)

振動斷屑裝置整體結(jié)構(gòu)見圖 7愉舔。由于鉆桿的不穩(wěn)定性，振動發(fā)生裝置不容易固定伙菜，可將振動直接加載到聯(lián)結(jié)器上轩缤。為了使聯(lián)結(jié)器沿直線運(yùn)動，設(shè)計(jì)安裝小導(dǎo)軌贩绕，其配合結(jié)構(gòu)見圖 8火的。

圖7 振動斷削裝置原理圖

圖8 小導(dǎo)軌與聯(lián)結(jié)器配合關(guān)系圖

為防止聯(lián)結(jié)器與小導(dǎo)軌脫離，設(shè)計(jì)安裝導(dǎo)軌擋于小導(dǎo)軌后端淑倾，可避免聯(lián)軸器掉落; 通過彈簧支柱把彈簧固定在彈簧擋板與聯(lián)結(jié)器之間馏鹤，且彈簧處于壓縮狀態(tài)，其彈力足以推動聯(lián)結(jié)器移動宴忱。振動發(fā)生器的兩端支撐在拖板上辐胆，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動時，便會推動聯(lián)結(jié)器與鉆桿一起移動巾妇。振動斷屑裝置的特點(diǎn)包括: ①振動發(fā)生器可通過電機(jī)直接控制卸研，則其振動頻率可通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)控制; ②通過調(diào)節(jié)內(nèi)外偏心輪的相對位置，可連續(xù)調(diào)節(jié)振幅大小哥甲，適應(yīng)性強(qiáng);③應(yīng)用小導(dǎo)軌可保證鉆桿沿直線運(yùn)動多盅，從而保證了直線度; ④結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝與操作裹耗，壽命長勤右，性能穩(wěn)定。

5 痘宋、振動斷屑裝置實(shí)驗(yàn)分析

通過實(shí)驗(yàn)探究振動參數(shù)與深孔加工中切削參數(shù)的關(guān)系虫甲。實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括: Z8Q16 臥式深孔鉆床、冷卻系統(tǒng)塌瑞、振 動 裝 置辩块、授 油 器、內(nèi) 排 屑 深 孔 鉆 ( 8 ×500mm) 荆永。實(shí)驗(yàn)工件為 EA4T 車軸鋼废亭，尺寸 30 ×300mm。實(shí)驗(yàn)參數(shù): 振動裝置振幅 A = 0． 08mm，機(jī)床轉(zhuǎn)速 n = 785r/min豆村，油壓 3MPa液兽。5. 1 斷屑實(shí)驗(yàn)分析通過分析斷屑情況可知，振動鉆削產(chǎn)生的切屑與普通鉆削產(chǎn)生的切屑不同掌动，普通鉆削所產(chǎn)生的切屑是厚度一致的帶狀切屑四啰，而振動切屑所產(chǎn)生的切削的形態(tài)是隨振動頻率變化而變化。不同切削條件下振動斷屑的情況見表 1坏匪。

表 1 不同條件下切削斷屑情況

通過實(shí)驗(yàn)分析不同振動參數(shù)下的切削形態(tài)拟逮，可得頻轉(zhuǎn)比 f/n 與切削形態(tài)關(guān)系如圖 9 所示。由圖可見适滓，振動斷屑裝置有良好的斷屑效果，可以有效控制切屑形態(tài)恋追。這種短小的切屑在高壓切削液作用下能夠順利排出番恭，從而有效解決 BTA 深孔系統(tǒng)排屑難的問題。其特點(diǎn)為: ①形成瞬時切削厚度的改變有利于斷屑恕孙。當(dāng)鉆頭振動切削時坠诈，由于鉆頭振動的作用，切屑受到隨振動變化而變化的切削力帘缤，表現(xiàn)出切屑厚度變化的特征扯氯。在高壓切削液的作用下，厚度不同的切屑在其薄弱處發(fā)生折斷憋屑，達(dá)到斷屑的目的烟内。②形成鉆頭軸向的振動有利于斷屑。由于鉆頭在切削時進(jìn)給量很小汽后，所以軸向振動的振幅 2A 較易大于進(jìn)給量面旋，此時可實(shí)現(xiàn)分離切削，達(dá)到斷屑的目的两胃。

圖9  2A/fr= 5．5時吟沮，不同f/ n的切削形狀

5. 2 加工精度分析

通過實(shí)驗(yàn)分析振動裝置對孔加工質(zhì)量的影響。通過儀器檢測可得普通切削和振動切削時的成孔精度(見表2) 专肪。

表 2 普通切削與振動切削成孔精度

通過對表 2 的分析可知刹勃，在其他加工參數(shù)相同時，振動切削能有效提高成孔質(zhì)量嚎尤，通過調(diào)節(jié)振動參數(shù)可以降低孔表面粗糙度荔仁，提高孔尺寸精度。分析其原因?yàn)?

(1) 在振動鉆削時诺苹，由于鉆頭切削扭矩變小咕晋，對成孔表面質(zhì)量有積極作用。在振動切削的過程中收奔，鉆頭在一瞬間內(nèi)完成微量切削掌呜，使扭矩和切削強(qiáng)度相應(yīng)降低滓玖，從而有利于改善表面加工質(zhì)量。

(2) 在振動鉆削時质蕉，由于對切屑形態(tài)的控制使排屑更加流暢势篡，對成孔表面質(zhì)量有積極作用。振動切削可以使切屑變小模暗，小的切屑在高壓切削液作用下順利排出禁悠，從而減小切屑對已加工表面的影響，避免打刀沽票，提高刀具壽命撤筐。因此，振動切削可提高加工精度憋考。

(3) 在振動鉆削時午伍，可以對積屑瘤形成一定的抑制，所以對成孔表面質(zhì)量有積極作用绪樊。普通切削會在切削區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生很大的擠壓力傲轮，在擠壓力作用下，隨著加工材料塑性變形會產(chǎn)生大量的切削熱藐篡，使切屑與刀具形成積屑瘤百膳。積屑瘤對加工穩(wěn)定性和刀具壽命都有不利影響，而且不利于保證成孔質(zhì)量辑剿。振動切削過程中冀态，由于鉆頭的振動使切削為間歇性切削，所以會使加工材料塑性化履绎，使其塑性變形減小皇可，減少積屑瘤的形成，達(dá)到抑制積屑瘤的目的缠俺。此外显晶，由于振動切削的間歇性作用，切削時的潤滑和冷卻都會得到改善壹士，積屑瘤的形成進(jìn)一步得到抑制磷雇。

(4) 在振動鉆削時，由于切削液能更好地作用于切削躏救，對孔表面質(zhì)量有積極作用唯笙。在振動切削過程中，切削液在切削間隙能迅速進(jìn)入切削區(qū)域盒使，從而改善切削環(huán)境崩掘，接觸面之間的摩擦隨之降低，提高成孔表面的質(zhì)量。

6苞慢、 結(jié)語

本文研究了振動鉆削原理诵原，設(shè)計(jì)了振動斷屑裝置應(yīng)用于深孔加工。振動斷屑裝置能有效地控制BTA 深孔鉆削加工時對切屑的控制挽放，對深孔加工中切削形態(tài)控制和成孔質(zhì)量具有積極作用狠寒。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)分析探討了振動鉆削斷屑裝置在深孔加工領(lǐng)域的可行性，為高速高效深孔加工技術(shù)的發(fā)展提供了一種可行性方案质脐。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)伐狼，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)嗜谎，也不構(gòu)成任何其他建議岁十。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳冲驶，對此類作品本站僅提供交流平臺陨梅，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻杖扫、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題拖揩，請第一時間告知煎喘，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益丽示！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn卫漫。