可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的徑向力分析和試驗(yàn)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(shí)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(guó)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(wèn)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(jìn)給速度。但由于可轉(zhuǎn)位淺孔鉆刀片的非對(duì)稱(chēng)布局，容易導(dǎo)致其在鉆孔過(guò)程中受到未平衡的徑向力，過(guò)大的徑向力會(huì)引起鉆頭振動(dòng)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(guò)程中受到的徑向力，就成為設(shè)計(jì)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(lái)計(jì)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(duì)單刃斜角切削的切削力進(jìn)行分析。為分析可轉(zhuǎn)位淺孔鉆在鉆孔過(guò)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(wú)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(duì)可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的鉆削力進(jìn)行分析，建立計(jì)算可轉(zhuǎn)位淺孔鉆徑向力的數(shù)學(xué)模型。最后，對(duì)鋁合金A17050-T7451進(jìn)行多組不同切削參數(shù)的鉆削試驗(yàn)，通過(guò)數(shù)值計(jì)算和鉆削試驗(yàn)結(jié)果的比較，對(duì)本文所建立的數(shù)學(xué)模型的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。本文的主要內(nèi)容有:
　　1.以安裝有兩個(gè)WCMX型刀片的可轉(zhuǎn)位淺孔鉆為本文的研究對(duì)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(duì)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(jìn)行了分析，并與向量法分析可轉(zhuǎn)位淺孔鉆的幾何角度進(jìn)行了比較。
　　2.采用不等分剪切區(qū)模型計(jì)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(guò)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(duì)單刃斜角切削的切削力進(jìn)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(wú)限小的單刃斜角切削單元的離散過(guò)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(duì)可轉(zhuǎn)位淺孔鉆鉆孔的鉆削力進(jìn)行分析，對(duì)微元鉆削力進(jìn)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(jì)算模型。
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