超聲振動微孔鉆削研究.pdf

1、目前，Φ0.2mm以下、深徑比大于10的微孔，在噴油嘴、渦輪葉片、疏水性表面以及微型化產品的關鍵零部件上起到越來越重要的作用，超聲振動微孔鉆削(UAMD)是加工此類微孔的一項重要技術。但在以往的研究中出現(xiàn)了微細鉆頭受切削力計算不準確，鉆頭易斷裂破損、壽命不長，加工微孔質量不夠高等問題，究其原因有兩個方面：對超聲鉆削的運動學分析不足，導致鉆頭切削力計算不準確；在難加工材料上加工微孔時沒有系統(tǒng)尋找最優(yōu)的加工參數，因此需要通過實驗研究尋找最優(yōu)

2、的加工參數。本文首先從運動學的角度對超聲振動鉆削加工中鉆頭的切削軌跡進行分析，并對鉆頭所受的軸向力和扭矩進行了解析計算，然后建立了高速鉆削和超聲鉆削實驗系統(tǒng)，在304不銹鋼上進行Φ0.1mm微孔的高速鉆削與超聲振動鉆削實驗，最終分別得到了兩種加工技術的最優(yōu)加工參數。
　　本研究主要內容包括：⑴建立了超聲振動鉆削中鉆頭切削刃上任意點的運動軌跡方程，揭示了超聲鉆削中切削刃的運動軌跡。繪制并比較了相同參數下，有、無超聲輔助加工時切削刃在

3、孔壁上的三維切削軌跡，在此基礎上提出了動態(tài)切削厚度和平均切削厚度的計算方法；⑵提出了超聲振動鉆削中鉆頭所受軸向力和扭矩的解析計算方法，將該方法分為“切削刃分解一切削單元受力計算一疊加切削單元受力”幾個步驟，在計算中需要結合三維斜角切削模型、直角切削模型、切削單元的工作角度、動態(tài)切削厚度等參數，通過計算得到了超聲鉆削中鉆頭受軸向力和扭矩的變化趨勢；⑶建立了高速微孔鉆削實驗系統(tǒng)，并在此系統(tǒng)中進行了Φ0.1mm微孔的高速鉆削單因素實驗和正交實

4、驗，通過對測得的實驗數據進行濾波、校驗和求平均值等處理以及極差、方差分析后，得到了高速微孔鉆削的最優(yōu)加工參數；⑷在高速微孔鉆削實驗系統(tǒng)基礎上，加裝了超聲振動系統(tǒng)，調了整測力系統(tǒng)，建立了超聲振動微孔鉆削實驗系統(tǒng)。在該實驗系統(tǒng)中，設計并進行了Φ0.1mm微孔的超聲振動鉆削單因素實驗和正交實驗，通過處理、分析實驗數據，得到了最優(yōu)實驗水平組合；⑸使用掃描電子顯微鏡觀測了高速鉆削和超聲振動鉆削加工所得微孔的入口毛刺和孔壁形貌，并結合超聲振動鉆削實