深孔加工过程中钻杆动态特性分析

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随着中国工业化的快速发展,在航空航天、发动机制造、冶金、仪器仪表、石油化工、机械装备制造等领域对深孔加工的要求越来越高。在影响深孔加工精度、表面质量和加工效率等的诸因素中,除深孔钻头本身的加工质量、切削性能和自导性等以外,钻杆是深孔加工系统中刚性最薄弱的环节之一,在切削力等的作用下极易发生变形、振动等,是影响深孔加工精度、表面质量和加工效率等的主要因素。本文结合板形零件多排深孔钻床的研制开发,研究分析深孔加工过程中钻杆的动态特性,以及钻杆前端偏移量影响的因素及其影响规律,对于提高我国深孔加工技术水平具有重要的现实意义。  根据企业的要求,以CW6163B普通车床为基础,通过设计改造形成板形零件多排深孔钻床。运用三维制图软件建立了刀具回转并进给加工方式的深孔钻床的几何模型,以及深孔加工过程中钻杆的分析模型;用有限单元法对钻杆进行了结构静力学分析和模态分析,建立了钻杆的动态方程,获得了钻杆的各阶振动模态和结构变形,分析了钻杆长度、钻杆支承位置,以及钻头引导套与主轴同轴度误差等因素对钻杆前端偏移量的影响规律。  分析结果表明,在深孔加工过程中,钻杆前端偏移量随着加工深度的增加而增大,从而导致所钻孔昀轴线偏移量也随之增大。在影响钻杆前端偏移量的各因素中钻杆支承位置及钻头引导套与主轴同轴度误差等为主要影响因素,当钻杆支承距钻杆与主轴连接端约1/3时,钻杆前端偏移量较小,且适当增加钻杆长度有利于减小钻杆前端偏移量;减小钻头引导套和钻杆支承套等与主轴的同轴度误差可显著减小钻杆前端偏移量。因此,在深孔加工机床的制造过程中应尽量提高钻头引导套和钻杆支承套等与主轴的同轴度精度;在加工过程中尽量使钻杆支承位于钻杆与主轴连接端约1/3处。
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