【摘 要】
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U钻,作为一种使用可转位刀片的新型钻削刀具,与现有钻削刀具相比具有更高的生产效率和经济效益。但U钻同样存在一些仍待解决的问题,如在进行钻孔加工时内外刀片的径向切削力不平衡导致孔加工质量低、刀片使用寿命较低、磨损较大等等。因此本文从U钻平衡径向合力的角度出发,对U钻内外刀片安装参数进行优化并为U钻设计提供方法参考。本文主要内容有:（1）首先对U钻钻头的特殊结构进行分析,通过分析金属材料在切削变形过程
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U钻,作为一种使用可转位刀片的新型钻削刀具,与现有钻削刀具相比具有更高的生产效率和经济效益。但U钻同样存在一些仍待解决的问题,如在进行钻孔加工时内外刀片的径向切削力不平衡导致孔加工质量低、刀片使用寿命较低、磨损较大等等。因此本文从U钻平衡径向合力的角度出发,对U钻内外刀片安装参数进行优化并为U钻设计提供方法参考。本文主要内容有:（1）首先对U钻钻头的特殊结构进行分析,通过分析金属材料在切削变形过程中的变形机理,进而分析不同切削段所产生的不同材料去除过程,将U钻内外刀片不同切削段划分成不同的材料去除变形区,构建相对应的材料剪切模型及建立切削力计算方法。（2）U钻的钻削过程并非传统的直角切削方式,而是属于存在轴向进给的斜角切削方式。因此运用离散微元段的数学思想,将内外刀片切削刃离散成无数微元切削刃,每一微元切削刃近似地看作是直角切削过程。通过计算轴向运动情况下每一微元切削刃上的直角切削力大小,再通过积分计算整条切削刃斜角切削力的大小。（3）将U钻内外刀片不同切削力模型转化成几何模型,并与切削力模型进行结合,通过数学分析软件Matlab构建U钻内外刀片切削径向合力的优化模型。（4）为验证理论钻削仿真结果的准确性,并加以延伸,进一步地研究在高切削速度、高进给量等不同工艺参数区间内U钻钻削的径向合力、加工稳定性以及加工孔的表面精度、表面质量等方面的变化情况。同时选用相同回转半径的现有U钻刀具ISS26C-3D以及不同工件材料Al3004-H32进行钻削对比实验,验证U钻设计优化方法的通用性并对U钻优化理论计算方法进行一定程度地修正。
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