振動攻絲機理及典型難加工材料小孔振動攻絲試驗研究.pdf

1、攻絲幾乎是小螺孔加工唯一完全可行的工藝方法。由于攻絲是半封閉容屑的多刀齒切削過程，切削液不能有效進(jìn)入切削區(qū)，排屑又困難，故切削條件十分惡劣。難加工材料小孔攻絲，由于攻絲扭矩大，絲錐易崩齒和折斷導(dǎo)致攻絲無法進(jìn)行。隨著現(xiàn)代工業(yè)對零件性能要求的提高，高性能材料大量被采用，迫切需要解決難加工材料小孔攻絲難題。而振動攻絲具有攻絲扭矩小、螺紋精度高以及絲錐使用壽命長等特點，故在難加工材料攻絲領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但對其機理及應(yīng)用的研究還不夠十分充分，

2、因此對振動攻絲機理及實際應(yīng)用進(jìn)行深入系統(tǒng)研究，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　首先，在綜述國內(nèi)外振動攻絲技術(shù)的基礎(chǔ)上，對攻絲過程中切削扭矩在攻絲扭矩中所占的比率進(jìn)行了試驗研究，可以認(rèn)為切削扭矩是影響加工難易的重要因素之一。基于動態(tài)斷裂力學(xué)理論，分析了振動攻絲中絲錐刀齒對切削區(qū)中隨機分布的微裂紋呈三維脈沖力的作用導(dǎo)致應(yīng)力出現(xiàn)了躍動，這種躍動隨作用時間的持續(xù)將趨于靜載荷作用的效果，且還隨作用距離的增大呈減弱趨勢，從而給出了振動攻絲

3、中切削扭矩的減小使攻絲扭矩減小的機理。通過對試驗所獲得振動攻絲扭矩波動的分析，驗證了上述機理研究的合理性。并基于此機理研究的結(jié)論，理論分析了工藝參數(shù)對攻絲扭矩的影響規(guī)律。
　　然后，為了進(jìn)行振動攻絲試驗，研制了單片機控制的步進(jìn)電機式低頻振動攻絲試驗系統(tǒng)SZ48-HIT，它包括攻絲機的機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及扭矩測量系統(tǒng)。控制系統(tǒng)采用單片機來控制步進(jìn)電機，用匯編語言編制了振動攻絲需要的各功能子模塊及其服務(wù)程序，對各子功能模塊的控制模型進(jìn)

4、行了分析，并對軟、硬件進(jìn)行了綜合測試。還設(shè)計了不同放大倍數(shù)、不同濾波頻率的濾波放大電路，建立了可以同步存儲并實時顯示的扭矩測量系統(tǒng)。
　　再后，在SZ48-HIT試驗系統(tǒng)及原試驗系統(tǒng)下對奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti、鈦合金TC4、鎳基高溫合金GH4169及45鋼（淬火50HRC）4種典型難加工材料，進(jìn)行了大量的小孔（M3）振動攻絲試驗。用單因素法的振動攻絲試驗，研究了各工藝參數(shù)對攻絲扭矩的影響規(guī)律，所得結(jié)果與前述扭矩減小的機理

5、分析是一致的。用正交設(shè)計法的振動攻絲試驗，研究了各工藝參數(shù)對攻絲扭矩影響的顯著性問題。還探討了不同物理力學(xué)性能的典型難加工材料振動攻絲中，工藝參數(shù)對扭矩影響的差異。從而為振動攻絲技術(shù)在難加工材料小孔攻絲中的應(yīng)用提供了依據(jù)。
　　最后，對不同材料及螺孔尺寸參數(shù)進(jìn)行了振動攻絲試驗研究，尺寸范圍M3～M8，材料為45鋼（正火）、1Cr18Ni9Ti、TC4及GH4169。并基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立了多參數(shù)的振動攻絲扭矩模型，對其進(jìn)行了數(shù)值