基于DEFORM-3D的深孔枪钻工艺过程分析与刀具结构优化

发布时间：2021-08-26 14:04

　　如今,深孔加工刀具在我国加工制造业所需刀具中占有很大比重,而枪钻作为深孔加工的一个重要组成部分,在很多领域都有广泛的应用。枪钻在加工过程中会出现过热、排屑不畅等问题,这些因素是枪钻发生磨损和破损的重要原因。因此研究枪钻设计优化方法,可以有效提高深孔加工过程中的刀具稳定性和工件的表面质量,实现我国制造业在枪钻刀具需求上的自给自足。枪钻加工过程中因为结构的特殊性,容易发生刀具的磨损,崩刃等问题,本课题针对此问题,通过分析枪钻的基本结构特征,对其几何参数和钻削能力的关系进行了深入的研究,并结合数学模型和仿真软件进行枪钻结构优化设计研究。首先以平面型后刀面双冷却孔枪钻为例,针对枪钻的钻削过程,依据金属切削原理并结合枪钻自身特有的结构求解出枪钻的钻削力和转矩的数学模型。其次通过Matlab对钻削力数学模型进行分析和验证并求解出某公司生产的枪钻的钻削力和转矩,并对其外角、内角、外刃第一后角、内刃后角和进给量这五个数据与钻削力和转矩的值的变化关系进行分析,直观的得出各个参数对钻削力转矩的关系,并利用多目标优化方法,求解出最优的枪钻角度参数集合。再次,利用SolidWorks建立枪钻的三维建模。导入D... 

【文章来源】：西安工业大学陕西省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

枪钻结构图

(a)主视图 (b)俯视图图 2.1 枪钻钻头几何示意图2.2 枪钻的钻削力和转矩分析枪钻钻削时，钻头绕着中心轴线旋转运动而被加工件相对轴向运动而形成了已加工表面。钻头担任着主切削任务，枪钻相对于其它深孔加工工具结构有很大的不同，钻削过程中钻头有三个特点：（1）枪钻的结构较为负杂，有两个输油孔，并且钻尖不在中心壁厚不均匀，拥有较大的内应力。（2）刀具承受非常大的转矩。（3）在枪钻加工过程中，切削速度最高的是刀具刃部外边缘部位，此处磨损量较大容易造成刀刃破裂[21]。由分析和图 2.1 可知：刀具外刃的切削刃长(切削宽度)1D11cosBbβ= ，切削深度p1 1a = f cosβ；刀具内刃的切削刃长(切削宽度)2D22cosBbβ= ，切削深度p2 2a = f cosβ。为了方便计算和剖析于枪钻的钻削力，按照切向、径向和轴向三个方向建 xyz 坐标系(见图 2.2)。它们是:切向力 Ft、径向力 Fr和轴向力 Fa。作用在刀具外刃、内刃、副刃上的

8(a)主视图 (b)俯视图图 2.1 枪钻钻头几何示意图2.2 枪钻的钻削力和转矩分析枪钻钻削时，钻头绕着中心轴线旋转运动而被加工件相对轴向运动而形成了已加工表面。钻头担任着主切削任务，枪钻相对于其它深孔加工工具结构有很大的不同，钻削过程中钻头有三个特点：（1）枪钻的结构较为负杂，有两个输油孔，并且钻尖不在中心壁厚不均匀，拥有较大的内应力。（2）刀具承受非常大的转矩。（3）在枪钻加工过程中，切削速度最高的是刀具刃部外边缘部位，此处磨损量较大容易造成刀刃破裂[21]。由分析和图 2.1 可知：刀具外刃的切削刃长(切削宽度)1D11cosBbβ= ，切削深度p1 1a = f cosβ；刀具内刃的切削刃长(切削宽度)2D22cosBbβ= ，切削深度p2 2a = f cosβ。为了方便计算和剖析于枪钻的钻削力，按照切向、径向和轴向三个方向建 xyz 坐标系(见图 2.2)。它们是:切向力 Ft、径向力 Fr和轴向力 Fa。作用在刀具外刃、内刃、副刃上的切向力、轴向力和径向力分别为 Ft1、Ft2、Ft3，Fa1、Fa2、Fa0和 Fr1、Fr2、Fr0；分别作用在两导向条的压力、轴向和周向摩擦力分别为 Fn1、Fn2


本文编号：3364377