本文關(guān)鍵詞：鋁合金與鈦合金超聲振動輔助鉆削工藝研究

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【摘要】：在航空工業(yè)中,鋁合金和鈦合金因為比強度高、耐腐蝕性強等諸多優(yōu)良性能,在飛機蒙皮、機身結(jié)構(gòu)件、連接件、發(fā)動機盤件上得到廣泛應(yīng)用。飛機構(gòu)件的主要連接形式為鉚接和螺接,需要加工大量連接孔。傳統(tǒng)麻花鉆鉆孔工藝存在軸向力大、刀具磨損嚴(yán)重、出口毛刺大、表面形貌差等問題,這在加工鈦合金時更為突出。針對以上問題,本文提出使用超聲振動鉆削的加工方法,開展鋁合金和鈦合金超聲振動鉆削工藝試驗,研究加工參數(shù)對鉆削軸向力、刀具磨損、表面質(zhì)量、出口毛刺的影響規(guī)律。主要研究內(nèi)容包括：(1)分析超聲振動鉆削運動特性,包括切削刃運動軌跡、動態(tài)切削厚度、動態(tài)角度和切削速度變化。針對超聲輔助鉆削加工的特點,搭建基于三軸數(shù)控機床的超聲振動鉆削加工試驗平臺,超聲振動系統(tǒng)包括超聲電源、電能傳輸單元和超聲振動單元。(2)對不同材料、直徑、懸出長度以及傳輸形式下麻花鉆的振幅和諧振頻率進行試驗分析。結(jié)果表明：同樣輸入電流下,高速鋼麻花鉆振幅為硬質(zhì)合金麻花鉆1.5-3倍；諧振頻率隨懸出長度增加而減��；在同樣電源輸出電流下,使用非接觸式傳輸時鉆頭振幅小于接觸式傳輸；加工參數(shù)中主軸轉(zhuǎn)速對諧振頻率影響最小,進給量增加會使諧振頻率增加,振幅增加則諧振頻率下降。(3)開展普通鉆削和超聲振動鉆削的軸向力試驗。超聲振動鉆削比普通鉆削軸向力有所降低,兩種加工方式中加工參數(shù)對橫刃和主切削刃的影響也有所不同。普通鉆削時,主軸轉(zhuǎn)速和進給速度對軸向力的分布影響不明顯。超聲振動鉆削時,主切削刃軸向力占整個切削刃軸向力的比例隨著主軸轉(zhuǎn)速提高而上升,隨著進給速度提高而降低,隨振幅提高而降低。開展超聲振動鉆削鋁合金和鈦合金軸向力正交試驗,結(jié)果顯示進給速度對軸向力影響程度最大,其次是振幅,主軸轉(zhuǎn)速影響最小。主軸轉(zhuǎn)速上升對軸向力的影響規(guī)律因材料不同而不同,鋁合金鉆削軸向力隨主軸轉(zhuǎn)速提高而上升,而鈦合金則相反。從磨損實驗可以看出,超聲振動鉆削能夠減小切削刃的磨損,延長刀具涂層的壽命。(4)對鋁合金和鈦合金進行振幅影響單因素試驗。結(jié)果表明,振幅在10μm以下時鋁合金和鈦合金表面粗糙度值隨振幅增加先減小,振幅進一步提高時鋁合金表面出現(xiàn)刮削刀痕,導(dǎo)致表面粗糙度上升。兩種材料在振幅達(dá)到6μm以上時都能實現(xiàn)斷屑。超聲振動鉆削下鋁合金出口毛刺高度明顯降低；鈦合金毛刺高度變化較小,但振幅大于4μm時毛刺高度上升。從鉆孔孔徑精度上看,兩種材料超聲振動鉆削都優(yōu)于普通鉆削。
【關(guān)鍵詞】：超聲振動鉆削 鋁合金 鈦合金 軸向力 鉆孔質(zhì)量
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG52
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 航空鋁合金與鈦合金的特點及應(yīng)用9-10
• 1.2 孔加工技術(shù)10-11
• 1.3 超聲振動鉆削技術(shù)研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 超聲振動鉆削國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 超聲振動鉆削國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 主要研究內(nèi)容15-17
• 2 超聲振動鉆削運動學(xué)分析及裝備17-28
• 2.1 超聲振動鉆削運動學(xué)分析17-23
• 2.1.1 切削刃運動軌跡分析17-19
• 2.1.2 軸向切削厚度分析19-20
• 2.1.3 切削速度分析20-21
• 2.1.4 動態(tài)切削角度分析21-23
• 2.2 超聲振動鉆削加工系統(tǒng)23-27
• 2.2.1 超聲振動鉆削系統(tǒng)方案23-24
• 2.2.2 超聲電源24-25
• 2.2.3 電能傳輸單元25-26
• 2.2.4 超聲振動單元26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3 麻花鉆振動分析研究28-35
• 3.1 測量設(shè)備28
• 3.2 麻花鉆尺寸對振動性能影響試驗28-30
• 3.3 麻花鉆材料對振動性能影響試驗30-31
• 3.4 超聲振動鉆削諧振頻率分析31-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 4 超聲振動鉆削軸向力及刀具磨損試驗35-49
• 4.1 試驗條件35-36
• 4.2 切削刃軸向力分配比例鉆孔法試驗36-41
• 4.2.1 試驗設(shè)計36-38
• 4.2.2 主軸轉(zhuǎn)速對軸向力的影響38-39
• 4.2.3 進給速度對軸向力的影響39-40
• 4.2.4 振幅對軸向力的影響40-41
• 4.3 軸向力正交試驗41-44
• 4.3.1 試驗設(shè)計41-43
• 4.3.2 試驗結(jié)果及分析43-44
• 4.4 刀具磨損試驗44-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 5 超聲振動鉆削孔加工質(zhì)量試驗49-58
• 5.1 超聲振動鉆削表面粗糙度試驗49-53
• 5.2 超聲振動鉆削毛刺高度試驗53-56
• 5.3 超聲振動鉆削孔徑偏差試驗56-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況62-63
• 致謝63-64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：850390