基于流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論的深孔加工直線度誤差分析研究.pdf

1、隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)對(duì)制造業(yè)發(fā)展的多樣性要求，機(jī)械零部件產(chǎn)品正以高效率、低成本的形式展現(xiàn)在人們面前；作為制造業(yè)的重要組成部分，深孔加工正面臨著小批量、多品種、異型孔、新型材料、高難度及越來(lái)越高精度要求的挑戰(zhàn)。深孔加工由于其特有的加工難點(diǎn)和使用要求，如何獲得在尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和粗糙度等方面都很高精度的深孔，長(zhǎng)期以來(lái)一直是人們最為關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。在深孔加工過(guò)程中，深孔軸線容易發(fā)生偏斜，當(dāng)偏斜發(fā)展到一定程度后，深孔加工的直線度就開(kāi)始急劇

2、惡化，人們采用了提高機(jī)床、工裝、刀具精度和剛度等多種方法改善深孔加工直線度誤差，但是到目前為止尚未得到很好的解決。故此，本文基于流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論，從深孔加工切削液流體動(dòng)力特性、切削液對(duì)BTA旋轉(zhuǎn)鉆桿的動(dòng)態(tài)干擾、切削液流體的入口壓力特性及深孔加工直線度誤差的測(cè)量等方面，研究深孔加工直線度。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）針對(duì)深孔加工過(guò)程中旋轉(zhuǎn)鉆桿受到切削液流體力的特點(diǎn)，依據(jù)流體Reynolds方程及鉆桿彎曲變形、傾角方程，建立了深孔加

3、工直線度誤差方程，揭示了切削液流體入口壓力、鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)、渦動(dòng)、擠壓、鉆桿結(jié)構(gòu)參數(shù)與深孔直線度之間的關(guān)系。指出在切削穩(wěn)定狀態(tài)下，減小切削液入口壓力，增加鉆桿轉(zhuǎn)速、減小鉆桿渦動(dòng)速度或者減小鉆桿擠壓速度等均可改善深孔直線度誤差。
　?。?）深孔加工過(guò)程中，負(fù)壓結(jié)構(gòu)的工作參數(shù)對(duì)切削液入口壓力有很大的影響，包括噴射系數(shù)、排屑口的橫截面積比、排出壓力、負(fù)壓級(jí)數(shù)等。噴射系數(shù)和排屑口的橫截面積比呈非線性正比關(guān)系，負(fù)壓排出壓力隨入射壓力的增大而增大，

4、增加負(fù)壓級(jí)數(shù)對(duì)降低切削液入口壓力、改善排屑效果及提高深孔加工直線度精度有很好的作用。通過(guò)模擬切削液的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，研究切削液在流動(dòng)中能量的損失，發(fā)現(xiàn)曲面噴嘴的負(fù)壓效果優(yōu)于錐面噴嘴，多級(jí)負(fù)壓結(jié)構(gòu)優(yōu)于單級(jí)負(fù)壓結(jié)構(gòu)。
　?。?）設(shè)計(jì)了新型多級(jí)負(fù)壓結(jié)構(gòu)，其通過(guò)增設(shè)分流腔和增加噴射級(jí)數(shù)來(lái)降低切削液入口壓力，可有效減小深孔直線度誤差；闡述了SFD利用油膜阻尼力減小深孔鉆桿的渦動(dòng)與擠壓運(yùn)動(dòng)，來(lái)提高深孔加工直線度。得出了多級(jí)負(fù)壓結(jié)構(gòu)、SFD共同作用下

5、的深孔直線度誤差，試驗(yàn)驗(yàn)證了鉆桿在較低切削液流體入口壓力、較小渦動(dòng)和擠壓作用下加工的深孔有更好地直線度，為控制深孔加工直線度誤差提出新的思路及方案。
　?。?）基于光電原理，提出了一種利用輸出電壓的變化規(guī)律來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量深孔直線度的方法。分析了光電探測(cè)器發(fā)生平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)造成的實(shí)際孔中心位置的變化規(guī)律?；谧钚《嗽?，推導(dǎo)了深孔直線度與輸出電壓的關(guān)系，為深孔直線度光電測(cè)量提供了理論基礎(chǔ)。利用光電測(cè)量原理，設(shè)計(jì)了一種具有自定位功