可换刀片深孔钻头开发及仿真分析

摘要

深孔钻头是加工深孔的专用刀具,其性能好坏直接影响深孔加工的效率和质量。目前我国深孔钻头仍普遍采用刀片焊接式结构,焊接和重磨时刀片易产生应力及裂纹,分屑槽、断屑台的设置受操作人员技术水平的限制,严重影响深孔钻头的使用效果,且先进的刀具表面涂层技术等难以应用,刀体无法重复使用等。因此,进行可换刀片深孔钻头研究及开发具有重要的现实意义。
　　本文以BTA深孔钻头为研究对象,建立了其力学模型,分析了各刀齿几何参数及导向块分布位置等对钻头受力及稳定性的影响,获得了各参数的取值范围。以φ20 mm BTA深孔钻头为例,径向力最小为目标,确定了合理的设计方案; Solidworks软件,建立了φ20 mm BTA钻头的实体模型,进行了力平衡分析和模态分析,揭示了在钻削力作用下刀体的应力、应变分布规律,获得了刀体的变形位移;用DEFORM-3D有限元软件,进行了钻削力和钻削温度的仿真分析。
　　分析结果表明,根据本文分析获得的BTA深孔钻头模型,与现用国产焊接式BTA深孔钻头相比,在相同钻削条件下,钻削力较小,钻头稳定性明显提高,但中心齿和交错齿的钻削温度相对升高约10％。通过分析所得各刀齿几何参数取值及导向块分布位置等对可换刀片BTA深孔钻头的设计和应用具有一定参考价值。

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1 绪论

1.1 选题背景和意义

1.2 深孔加工的特点

1.3 深孔钻削刀具系统的发展状况

1.4 深孔钻削刀具系统的研究情况

1.5 本课题的主要研究内容

2 可换刀片深孔钻头受力分析

2.1 BTA钻头受力分析

2.2 BTA钻头受力简化

2.3 几何参数对BTA钻头刀体受力的影响

2.4 本章小结

3 可换刀片深孔钻头的开发设计

3.1 深孔钻头的设计

3.2 深孔钻头制造工艺要点

3.3 深孔钻的技术要求以及刀具材料的选择

3.4 切削液和切削用量选择

3.5 设计实例

3.6 本章小结

4 可换刀片深孔钻头三维建模与有限元分析

4.1 SolidWorks软件的简介

4.2 可换刀片深孔钻头参数化建模

4.3 钻头有限元分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 本文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文与参与项目