可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的徑向力分析和試驗研究.pdf

1、隨著工程材料和涂層工藝的不斷發(fā)展，可轉(zhuǎn)位淺孔鉆在實際生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在其鉆孔質(zhì)量方面與國外成熟產(chǎn)品相比存在一些差距，其中可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的徑向力問題是影響其鉆孔質(zhì)量的最主要的因素。
　　與麻花鉆相比，可轉(zhuǎn)位淺孔鉆具有較好的鉆孔質(zhì)量、較低的軸向力、更高的切削速度和進給速度。但由于可轉(zhuǎn)位淺孔鉆刀片的非對稱布局，容易導(dǎo)致其在鉆孔過程中受到未平衡的徑向力，過大的徑向力會引起鉆頭振動使鉆孔質(zhì)量降低。因此，如何最大限度地減小可轉(zhuǎn)位淺

2、孔鉆在鉆孔過程中受到的徑向力，就成為設(shè)計和優(yōu)化可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的關(guān)鍵。
　　本文基于不等分剪切區(qū)模型來計算剪切面上的剪切應(yīng)力。結(jié)合等效平面法將直角切削理論應(yīng)用到單刃斜角切削的建模中，并根據(jù)直角切削和單刃斜角切削之間的切削力變換關(guān)系對單刃斜角切削的切削力進行分析。為分析可轉(zhuǎn)位淺孔鉆在鉆孔過程中受到的徑向力，本文將可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的切削刃離散為一系列無限小的斜角切削單元。在分析了可轉(zhuǎn)位淺孔鉆幾何角度的基礎(chǔ)上，以單刃斜角切削為基礎(chǔ)模型，根據(jù)斜角

3、切削和鉆削之間的切削力變換關(guān)系對可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的鉆削力進行分析，建立計算可轉(zhuǎn)位淺孔鉆徑向力的數(shù)學(xué)模型。最后，對鋁合金A17050-T7451進行多組不同切削參數(shù)的鉆削試驗，通過數(shù)值計算和鉆削試驗結(jié)果的比較，對本文所建立的數(shù)學(xué)模型的有效性進行驗證。本文的主要內(nèi)容有:
　　1.以安裝有兩個WCMX型刀片的可轉(zhuǎn)位淺孔鉆為本文的研究對象，建立了分析可轉(zhuǎn)位淺孔鉆幾何角度（法前角、刃傾角和主偏角等）的數(shù)學(xué)模型，對可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的幾何角度沿鉆頭徑向

4、上的變化情況進行了分析，并與向量法分析可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的幾何角度進行了比較。
　　2.采用不等分剪切區(qū)模型計算剪切面上的剪切應(yīng)力。在剪切區(qū)內(nèi)，材料的本構(gòu)關(guān)系采用Johnson-Cook方程表示，結(jié)合切削層材料在剪切區(qū)內(nèi)速度、應(yīng)變、應(yīng)力和溫度的控制方程，通過數(shù)值方法求解剪切面上的剪切應(yīng)力。隨后采用等效平面法將不等分剪切區(qū)模型的理論應(yīng)用到單刃斜角切削的建模中，將單刃斜角切削等效為一系列與等效平面平行的直角切削薄片，并根據(jù)這些與等效平面平行

5、的直角切削薄片和單刃斜角切削之間的切削力變換關(guān)系對單刃斜角切削的切削力進行了分析。
　　3.分析了將可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的切削刃離散為一系列無限小的單刃斜角切削單元的離散過程。在分析可轉(zhuǎn)位淺孔鉆幾何角度的基礎(chǔ)上，以單刃斜角切削為基礎(chǔ)模型，根據(jù)單刃斜角切削單元和可轉(zhuǎn)位淺孔鉆之間的切削力變換關(guān)系對可轉(zhuǎn)位淺孔鉆鉆孔的鉆削力進行分析，對微元鉆削力進行數(shù)值積分求和得到可轉(zhuǎn)位淺孔鉆鉆孔的鉆削力，最終建立了可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的徑向力計算模型。
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