难加工材料微小孔超声振动钻削技术的研究

摘要

随着科学技术的飞速发展，材料的使用性能与切削加工性之间的矛盾日益突出，特别是难加工材料微小孔加工时容易产生钻头折断、排屑性能差、出口毛刺等一系列问题。而超声振动钻削从机理上改变了切削方式，即对钻头（工件）施加某种有规律的振动，使钻头在振动中切削形成脉冲式的切削力波形，使切削用量按某种规律变化，以达到改善切削效能的目的。振动钻削是振动切削的一个分支，它是建立在金属切削理论和控制理论等基础上的新型工艺方法，其理论与试验研究备受国内外专家和学者的广泛关注。
　　本课题以典型难加工材料不锈钢和钛合金为研究对象，在难加工材料切削加工性和轴向振动钻削基本理论的基础上，介绍了试验用振动钻削系统，对不锈钢和钛合金进行了深入分析，从刀具材料、主轴转速、进给量、冷却液等因素设计微小深孔钻削试验。试验结果证明选择最佳的参数匹配，可以有效的解决不锈钢(0Cr17Ni4Cu4Nb)和钛合金(TC4)微小深孔存在的问题，充分体现了超声振动钻削的优越性，其具有普通切削无法比拟的工艺效果，特别是精密加工和难加工材料微小深孔的加工，对实际生产应用有一定的促进和指导作用。

目录

声明

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 研究超声轴向振动钻削技术的目的、意义

1．2 国内外现状

1．2．1 振动钻削的国内外研究状况

1．2．2 振动钻削面临的挑战及前景展望

1．3 本课题来源及主要研究内容

1．3．1 本课题来源

1．3．2 研究内容

1．4 创新点

第二章 振动钻削的基本理论

2．1 振动钻削的原理及分类

2．1．1 振动钻削的原理

2．1．2 振动钻削的分类

2．2 轴向振动钻削切屑的形成及控制

2．2．1 切屑类型

2．2．2 振动钻削断屑形式

2．2．3 几何断屑机理与条件

2．2．4 轴向振动钻削切屑的控制

2．3 轴向振动钻削过程

2．4 小结

第三章 典型难加工材料切削加工性分析

3．1 材料的切削加工性

3．2 典型难加工材料切削加工性能分析

3．2．1 不锈钢的切削加工性

3．2．2 钛合金的切削加工性

3．3 小结

第四章 超声轴向振动钻削装置

4．1 超声轴向振动钻削装置的工作原理

4．2 超声轴向振动钻削装置

4．2．1 超声波发生器

4．2．2 超声换能器

4．2．3 超声变幅杆

4．2．4 钻头夹具

4．2．5 连接件

4．3 小结

第五章 难加工材料微小孔超声振动钻削的试验研究

5．1 超声振动钻削装置的安装和调试

5．1．1 超声振动钻削装置的安装

5．1．2 超声振动钻削装置的调试

5．2 试验设备及方案

5．2．1 试验设备

5．2．2 实验方案

5．2．3 试验工艺参数

5．3 试验结果

5．3．1 直径为2mm的深孔加工试验

5．3．2 直径为1．5mm的深孔加工试验

5．3．3 直径为1．0mm的深孔加工试验

5．4 试验结果分析

5．4．1 孔扩量

5．4．2 出口毛刺

5．4．3 振动钻削与普通钻削切屑比较分析

5．4．4 钻头的磨损和破损

5．4．5 表面粗糙度分析

5．5 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文