基于GCr15的小深孔枪钻优化设计与试验研究

发布时间：2020-08-10 19:57

【摘要】：近几年,伴随着机加行业不断发展及军民融合政策的实施,深孔加工技术被广泛应用到民品加工。由于深孔零件的多样性和专业化以及对精度需求的提高,对刀具的要求也愈来愈高。在小深孔零件的生产加工中,枪钻是其最理想的加工刀具。采用专业的小深孔枪钻加工机床,可加工出高精度的孔。为高效完成与山西某企业合作的轧钢机GCr15滚轮轴小深孔加工项目,滚轮轴的深孔主要特点是孔径小,长径比大且存在薄壁孔,呈现出了小深孔加工的众多典型加工难点。通过对国内外枪钻结构优化及加工参数研究现状进行分析总结的基础上,对滚轮轴小深孔加工用的枪钻的加工机理、结构和加工工艺参数优化进行了研究,具体探讨内容如下:(1)对枪钻结构及工作机理进行了理论研究,推导了枪钻钻削力学模型,并根据滚轮轴薄壁孔的加工特点,对枪钻切削刃的宽度及角度进行了优化设计,并经过理论计算验证。针对深加工中切削区温度高,排屑难等问题,通过刃磨枪钻的后角面来优化出油孔的位置,使冷却液能够高效降温,降低枪钻磨损,提升了产品质量。(2)为进一步验证优化后枪钻在加工滚轮轴偏心孔的各个力的大小及影响,创建了枪钻的三维模型,对仿真中刀具和工件的模型简化,网格划分及优化,仿真环境,运动和边界等参数设置等仿真问题进行分析讨论;并设计对比实验,采用Deform-3D金属塑性成形软件,模拟了枪钻加工滚轮轴偏心孔的动态过程。在模拟钻削加工中获得了枪钻的轴向力和扭矩,分析比较了不同切削参数对轴向力和扭矩的影响,比较分析了枪钻优化前后轴向力、径向力和扭矩的影响。(3)针对枪钻半密闭加工中排屑难的问题,创建枪钻的流体域模型,采用流体分析软件Fluent(CFD)对普通和优化出油孔后枪钻的流场域进行了数值模拟,得到了不同位置的两孔式出油孔的枪钻流体域的分布情况,经分析对比得出优化出油孔位置后,冷却液的速度损失较少及压力分布良好。并通过加工试验,发现优化出油孔的位置改善了枪钻加工系统排屑难的问题,降低了枪钻磨损,同时提升了产品质量。(4)基于以上理论仿真研究,针对加工滚轮轴的偏心孔时,易向薄壁侧偏斜甚至穿出,导致工件合格率低甚至报废。采用重新刃磨后的枪钻,即优化枪钻的锥度、切削刃宽度及角度且用前锥面的导向套进行辅助生产,并采用优化后的参数进行加工试验,不仅解决了排屑难的问题,降低了刀具磨损,孔的直线度也得到很大的提高,验证了本文理论与方法的可行性。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG52
【图文】：

结构示意图,薄壁,轴线偏斜,轴线

中北大学学位论文径 6mm 的偏心盲孔。孔出口偏斜度要求:轴线上下偏移误差 0.10mm、左右偏移误.10mm。滚轮轴的深孔主要特点:孔的长径比较大、直径小且存在薄壁孔，呈现出了孔加工中刀具易磨损，排屑难，轴线偏斜，偏心孔轴线易向薄壁侧，严重时薄壁侧打穿，导致工件报废。需要迫切解决这些问题，降低加工成本，以提高生产效率。

滚轮轴,三维建模,枪钻

9图 1.2 滚轮轴的三维建模图枪钻结构优化及加工参数研究现状进行分析总结的枪钻易磨损，排屑难，偏心孔易偏斜，甚至打穿等结构进行优化和及加工的工艺参数优化这两方面展结构及工作机理进行了理论研究，对枪钻切削力学模孔的加工特点，对枪钻切削刃的宽度及角度进行有

结构图,枪钻,小深孔

枪钻结构

【参考文献】