大长径比小深孔高速钻削BTA刀具的参数优化

发布时间：2024-02-14 20:06

　　为通过保证刀杆刚度以实现大长径比小深孔的高速钻削加工,文中建立了错齿内排屑深孔钻(BTA)钻头受力模型,得到钻头所受的各向分力与几何角度的关系。建立三维钻削有限元模型,采用AdvantEdge仿真软件模拟了BTA深孔钻的钻削过程,分析BTA刀具三个刀齿(边齿、中心齿和中间齿)前角、后角和余偏角对切削力和刀具温度峰值的影响,得到高速钻削大长径比小深孔最优的BTA刀具几何参数。结果表明:切削力F_z和刀具温度峰值均随边齿后角的增大而减小,边齿余偏角增大时,切削力F_z先减小后增大,在余偏角为18°时,切削力F_z最小。中心齿后角为13°时,切削力F_z和刀具温度峰值都达到最小值。切削力F_z和刀具温度峰值均随中间齿余偏角的增大而减小。该优化结果为小深孔高速钻削加工中错齿BTA刀具几何角度参数的选择提供参考。

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【部分图文】：

图1错齿BTA钻头受力模型

在实体钻削中,BTA刀具的工作状态是在极限空间内进行的,切削区域处于一个集高压流体、金属高速挤压变形、分离、碰撞和高温于一体的复杂物理状态,刀具以中心开始,切削刃上切屑速度各处不同且变化较大,同一实体上从孔中心沿径向到半径处,切屑速度呈大斜率的线性增长;切屑区由于抽屑,始终处于高....

图2模型的网格划分

以错齿BTA刀具各刀齿的前角、后角和余偏角为研究对象,采用单因素分析法,研究BTA刀具各个刀齿这3个角度对切削力和刀具温度峰值的影响。给定主轴转速为20000r·min-1,进给量为0.06mm·r-1,初始温度设置为20℃。参考深孔加工技术BTA钻头几何角度推荐的范围....

图3边齿前角对切削力和刀具温度峰值的影响

根据边齿仿真试验结果,取钻头进入稳定切削状态后的切削力Fz的平均值和刀具温度峰值作为试验结果,边齿前角分别取-6°、-4°、-2°、0°、2°、4°、6°时,得到的切削力Fz及刀具温度峰值随边齿前角的变化情况如图3所示。由图3可知,边齿前角在-6°～6°范围内逐渐增大时,切削力....

图4边齿后角对切削力和刀具温度峰值的影响

边齿后角分别取8°、10°、12°、13°、15°时,切削力Fz及刀具温度峰值随边齿后角的变化情况如图4所示。由图4可知,随着边齿后角增大,切削力Fz和刀具温度峰值均随后角的增大而减小。究其原因是,随着后角的增大,刀齿后刀面与已加工表面之间的摩擦减小,从而切削力减小,切削温度降低....

本文编号：3898537