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作为非传统的加工方法,超声振动辅助钻削(UVAD),又称超声振动钻削,是建立在振动理论和切削理论等基础上的新颖的钻削加工方法,属于振动切削的一个分支。超声振动钻削改变了传统钻削的切削机理,在小孔和深孔加工方面,具有不可替代的优势。大量的理论和试验表明超声振动钻削的断屑排屑效果、加工质量、刀具寿命等都有较大的改善和提高。建立了普通钻削和超声振动钻削的数学模型和有限元模型,通过理论分析和仿真试验得出,超声振动能够降低摩擦力,减小轴向切削力和扭矩,对比普通钻削,超声振动钻削加工AISI-Al2024、AISI-1045平均轴向力同比下降33%、17%,扭矩同比下降33%、26%,超声振动钻削加工Ti6Al4V最大轴向力和扭矩分别下降50%、44%。仿真模拟并试验验证了,施加在刀具上的超声振动产生的热量无法快速扩散,导致超声振动钻削加工时刀具温度较高的主要原因。建立了超声振动钻削加工系统。通过调研比较,对发生器、换能器和调幅器进行了选型;基于理论计算出刀杆尺寸,用ANSYS有限元软件进行了模态分析,确定了刀杆的振动特性,即刀杆的固有频率及振型,修正了理论计算尺寸,设计了半波长超声振动刀杆;为实现在普通车床上进给,设计了刀架夹持装置及相应的零部件,建立了超声振动钻削系统。以AISI-Al2024、AISI-1045、Ti6Al4Mo为试验材料,进行了普通钻削和超声振动钻削加工试验。超声振动钻削的切屑碎且细,形状规整,大切屑比普通钻削螺旋度高,且厚度较薄;普通钻削的刀具磨损剧烈,甚至失效,而超声振动钻削的刀具磨损量很小;超声振动钻削加工得到的Ti6Al4Mo工件经过电火花线切割后,表面较为光亮,粗糙度平均为1.3μm,小于普通钻削的2.9μm,表面纹理也较为清晰。使用超声振动钻削加工不仅能增强断屑、排屑,还能延长刀具寿命,提高工件加工质量,适合加工高硬度、难加工材料;但缺点是超声振动钻削加工温度高,复杂工况下加工不稳定。