淬火类材料深小孔振动钻削技术与工艺实验研究

发布时间：2018-07-23 19:08

【摘要】：随着航空航天、仪器仪表、军事、医疗等行业的飞速发展,对淬火处理得到的硬度高,难加工材料的深小孔加工提出了更高要求。本论文在归纳总结深小孔振动钻削国内外发展现状的基础上,研究了振动钻削的加工机理,建立了振动钻削的数学模型,分析了振动钻削的加工精度、振动断屑机理、变速切削特性、变角切削特性和钻头的静止化、刚性化效果。从理论上证明了振动钻削与普通钻削方法相比具有入钻精度高、断屑排屑效果好、孔表面加工质量好、出口毛刺小、钻头使用寿命长等优点。在上述分析的基础上利用解析法进行了高频轴向振动系统的设计,并用ANSYS-Workbench软件对振动系统及钻头的动力学特性进行了仿真分析,完成了振动钻削试验装置的设计。为了研究不同硬度及淬火厚度下的深小孔钻削规律,选用45号钢制作钻削试件,对其进行不同硬度和不同淬火深度的表面淬火热处理,并进行振动钻削与普通钻削的对比试验。通过分析钻削得到孔的上下孔径差,出口毛刺,孔表面粗糙度和切屑,证明了振动钻削加工的孔具有较小的孔径差、出口毛刺,较低的孔内表面粗糙度和较好的断屑排屑效果。通过单因素试验方法进行振动钻削对比试验,研究了钻削材料的硬度、主轴钻速和进给量对振动钻削孔表面粗糙度和刀具磨损情况的影响规律,为淬火类材料深小孔振动钻削技术的发展提供了依据。
[Abstract]:With the rapid development of aerospace, instrument, military, medical and other industries, higher requirements are put forward for the high hardness of quenched materials and the deep hole processing of hard to be machined materials. On the basis of summing up the development of deep hole vibration drilling at home and abroad, this paper studies the machining mechanism of vibration drilling, establishes the mathematical model of vibration drilling, and analyzes the machining accuracy and vibration chip breaking mechanism of vibration drilling. Variable speed cutting characteristics, variable angle cutting characteristics and bit static, rigidity effect. It is proved theoretically that vibration drilling has the advantages of high drilling precision, good chip cutting effect, good machining quality of hole surface, small outlet burr, long service life of bit, and so on. Based on the above analysis, the high frequency axial vibration system is designed by using the analytical method. The dynamic characteristics of the vibration system and bit are simulated and analyzed by ANSYS-Workbench software, and the design of the vibration drilling test device is completed. In order to study the drilling rule of deep hole with different hardness and quenching thickness, 45 # steel was used to make drilling specimen, surface quenching heat treatment with different hardness and different quenching depth was carried out, and the contrast test between vibration drilling and ordinary drilling was carried out. By analyzing the hole diameter difference, outlet burr, hole surface roughness and chip, it is proved that the hole processed by vibration drilling has smaller aperture difference, lower hole surface roughness and better chip removal effect. The influence of hardness of drilling material, spindle drilling speed and feed rate on the surface roughness and tool wear of the drilling hole is studied by means of the contrast test of vibration drilling with single factor test method, and the effect of drilling material hardness, spindle drilling speed and feed rate on the surface roughness of drilling hole and tool wear is studied. It provides a basis for the development of deep hole vibration drilling technology for quenched materials.
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG52

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本文编号：2140370