深孔钻削刀具系统的设计理论与试验研究

摘要

长期以来，在深孔加工领域中，人们一直致力于麻花钻和枪钻的钻削研究，对错齿BTA钻的研究就相对较少，它们以结构上的改进和优化为主，很难准确地预测钻头内部的各种变化。这是制约深孔加工技术发展的重要因素之一。基于错齿BTA钻的优缺点及其发展情况，选用错齿BTA钻作为研究对象来进行设计理论与试验研究。
　　本文在归纳、总结国内外深孔刀具设计与制造技术的基础上，通过选择合理的方案、参数和材料，结合专用的深孔加工设备，设计出与之相配套的深孔钻削刀具系统。该系统主要由钻头、钻柄和钻杆组成，在钻头正常受力条件下，钻柄不会因承受转矩而剪断，不会因受轴向推力而发生塑性变形，一旦因转矩或进给力过大而导致钻柄与钻杆连接部分强度不够时，钻头柄部会先于钻杆发生失效，但不能损坏钻杆。所以本文主要针对错齿BTA钻的钻头，特别是刀片部分进行了分析与研究。应用Pro／E软件建立了错齿BTA钻的三维实体模型，对钻头进行了受力分析，应用Deform-3D软件对钻削过程进行了较为全面的模拟，得到钻削过程中的切削力、扭矩、切削温度及刀具磨损等方面的重要数据和钻头内部的应力应变变化情况等，提出深孔钻在结构和工艺制造方面的改进措施。分析完后，生产出实物，进行试验研究，测得轴向力与扭矩的相关数据。理论与实践相对照，避免了设计上的误差和钻头成本的浪费，具有一定的参考价值。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 深孔钻削刀具系统的发展状况

1.3 深孔钻削刀具系统的研究情况

1.4 本课题的意义、目的和主要研究内容

1.5 小结

2 深孔钻削刀具系统的设计

2.1 各类深孔加工工具的比较和选择

2.2 深孔钻的设计要点

2.3 深孔钻的制造工艺要点

2.4 深孔钻的技术要求和刀具材料的选择

2.5 切削液和切削用量的选择

2.6 深孔钻的表面粗糙度和位置公差的确定

2.7 具体实例设计

2.8 错齿BTA钻的性能试验

2.9 三维参数化模型的建立

3 深孔钻削刀具系统的受力分析

3.1 错齿BTA钻的力学模型

3.2 错齿BTA钻的数学模型

3.3 小结

4 基于DEFORM-3D的深孔钻削刀具系统的仿真

4.1 钻削加工仿真的意义和准备工作

4.2 STL文件的生成

4.3 深孔钻削刀具系统的前处理过程

4.4 DEFORM-3D模拟运行过程

4.5 刀具特性分析设置

4.6 深孔钻削刀具系统的后处理分析

4.7 深孔钻削刀具系统的模态分析

4.8小结

5 深孔钻削刀具系统的试验研究

5.1 钻削实验方案拟定与准备

5.2 钻削实验的数据采集与处理

5.3 钻削力公式系数的求解

5.4 钻削力公式的精确度

5.5 错齿BTA钻的改进措施

5.6 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢