本文關(guān)鍵詞：超聲振動(dòng)微孔鉆削研究

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【摘要】：目前，φ0.2mm以下深徑比大于10的微孔，在噴油嘴渦輪葉片疏水性表面以及微型化產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件上起到越來越重要的作用，超聲振動(dòng)微孔鉆削(UAMD)是加工此類微孔的一項(xiàng)重要技術(shù)但在以往的研究中出現(xiàn)了微細(xì)鉆頭受切削力計(jì)算不準(zhǔn)確，鉆頭易斷裂破損壽命不長，加工微孔質(zhì)量不夠高等問題，究其原因有兩個(gè)方面：（1）對超聲鉆削的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析不足，導(dǎo)致鉆頭切削力計(jì)算不準(zhǔn)確；（2）在難加工材料上加工微孔時(shí)沒有系統(tǒng)尋找最優(yōu)的加工參數(shù)，因此需要通過實(shí)驗(yàn)研究尋找最優(yōu)的加工參數(shù) 本文首先從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度對超聲振動(dòng)鉆削加工中鉆頭的切削軌跡進(jìn)行分析，并對鉆頭所受的軸向力和扭矩進(jìn)行了解析計(jì)算，然后建立了高速鉆削和超聲鉆削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在304不銹鋼上進(jìn)行φ0.1mm微孔的高速鉆削與超聲振動(dòng)鉆削實(shí)驗(yàn)，最終分別得到了兩種加工技術(shù)的最優(yōu)加工參數(shù)本文主要研究內(nèi)容如下： （1）建立了超聲振動(dòng)鉆削中鉆頭切削刃上任意點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程，揭示了超聲鉆削中切削刃的運(yùn)動(dòng)軌跡繪制并比較了相同參數(shù)下，有無超聲輔助加工時(shí)切削刃在孔壁上的三維切削軌跡，在此基礎(chǔ)上提出了動(dòng)態(tài)切削厚度和平均切削厚度的計(jì)算方法； （2）提出了超聲振動(dòng)鉆削中鉆頭所受軸向力和扭矩的解析計(jì)算方法，將該方法分為切削刃分解—切削單元受力計(jì)算—疊加切削單元受力幾個(gè)步驟，在計(jì)算中需要結(jié)合三維斜角切削模型直角切削模型切削單元的工作角度動(dòng)態(tài)切削厚度等參數(shù)，通過計(jì)算得到了超聲鉆削中鉆頭受軸向力和扭矩的變化趨勢； （3）建立了高速微孔鉆削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并在此系統(tǒng)中進(jìn)行了φ0.1mm微孔的高速鉆削單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，通過對測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波校驗(yàn)和求平均值等處理以及極差方差分析后，得到了高速微孔鉆削的最優(yōu)加工參數(shù)； （4）在高速微孔鉆削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，加裝了超聲振動(dòng)系統(tǒng)，調(diào)了整測力系統(tǒng)，建立了超聲振動(dòng)微孔鉆削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了φ0.1mm微孔的超聲振動(dòng)鉆削單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，，通過處理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了最優(yōu)實(shí)驗(yàn)水平組合； （5）使用掃描電子顯微鏡觀測了高速鉆削和超聲振動(dòng)鉆削加工所得微孔的入口毛刺和孔壁形貌，并結(jié)合超聲振動(dòng)鉆削實(shí)驗(yàn)所得的最優(yōu)水平組合，得到了超聲振動(dòng)鉆削的最優(yōu)加工參數(shù)，并驗(yàn)證了超聲鉆削中鉆頭運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的結(jié)果 以上研究揭示了超聲鉆削不同于高速鉆削的切削軌跡，提出了鉆頭所受切削力的計(jì)算方法，可以計(jì)算鉆頭在加工中任意時(shí)刻所受的軸向力和扭矩在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并進(jìn)行鉆削實(shí)驗(yàn)，獲取的最優(yōu)加工參數(shù)為實(shí)際加工提供指導(dǎo)
【關(guān)鍵詞】：超聲振動(dòng)微孔鉆削 動(dòng)態(tài)切削厚度 切削力分析 金屬切削加工
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG52
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 本文主要符號(hào)表11-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 微孔加工技術(shù)研究背景13-18
• 1.2 超聲振動(dòng)微孔鉆削研究意義18-19
• 1.3 超聲振動(dòng)微孔鉆削技術(shù)研究現(xiàn)狀19-25
• 1.3.1 超聲振動(dòng)微孔鉆削理論研究19-20
• 1.3.2 超聲振動(dòng)微孔鉆削實(shí)驗(yàn)研究20-25
• 1.4 超聲振動(dòng)微孔鉆削研究中存在的不足25-26
• 1.5 論文的研究內(nèi)容以及技術(shù)路線26-27
• 1.6 本章小結(jié)27-29
• 第二章 超聲振動(dòng)微孔鉆削的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析29-37
• 2.1 引言29
• 2.2 微細(xì)鉆頭切削刃切削軌跡分析29-32
• 2.3 切削厚度研究32-36
• 2.3.1 動(dòng)態(tài)切削厚度研究33-35
• 2.3.2 平均切削厚度研究35-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 超聲振動(dòng)微孔鉆削軸向力和扭矩解析計(jì)算37-53
• 3.1 引言37
• 3.2 軸向力和扭矩解析計(jì)算方法37-40
• 3.3 主切削刃軸向力和扭矩解析計(jì)算40-48
• 3.3.1 切削單元工作角度分析40-43
• 3.3.2 切削單元軸向力和扭矩解析計(jì)算43-48
• 3.4 橫刃軸向力和扭矩解析計(jì)算48-50
• 3.4.1 切削單元工作角度分析48
• 3.4.2 切削單元軸向力和扭矩解析計(jì)算48-50
• 3.5 鉆頭受軸向力和扭矩解析計(jì)算50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 第四章 高速微孔鉆削實(shí)驗(yàn)研究53-73
• 4.1 引言53
• 4.2 高速微孔鉆削實(shí)驗(yàn)方案53-54
• 4.3 微孔鉆削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)54-59
• 4.3.1 鉆削系統(tǒng)55-56
• 4.3.2 測力系統(tǒng)56-57
• 4.3.3 觀察系統(tǒng)57
• 4.3.4 切削液澆澆注系統(tǒng)57
• 4.3.5 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)57-59
• 4.4 高速微孔鉆削單因素實(shí)驗(yàn)59-63
• 4.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)參數(shù)選取59
• 4.4.2 單因素實(shí)驗(yàn)59-60
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理60-62
• 4.4.4 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析62-63
• 4.5 高速鉆削正交實(shí)驗(yàn)63-68
• 4.5.1 正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)選取64
• 4.5.2 正交實(shí)驗(yàn)64-65
• 4.5.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)極差分析65-66
• 4.5.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方差分析66-68
• 4.6 高速鉆削單次鉆削深度單因素實(shí)驗(yàn)68-71
• 4.6.1 單次鉆削深度單因素實(shí)驗(yàn)方案68
• 4.6.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)選取68
• 4.6.3 單次鉆削深度單因素實(shí)驗(yàn)68-69
• 4.6.5 單次鉆削深度單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析69-71
• 4.7 本章小結(jié)71-73
• 第五章 超聲振動(dòng)微孔鉆削實(shí)驗(yàn)研究73-91
• 5.1 引言73
• 5.2 超聲振動(dòng)微孔鉆削實(shí)驗(yàn)方案73-74
• 5.3 超聲振動(dòng)微孔鉆削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)74-76
• 5.4 超聲振動(dòng)微孔鉆削單因素實(shí)驗(yàn)76-80
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)選取76-77
• 5.4.2 超聲振動(dòng)微孔鉆削單因素實(shí)驗(yàn)77
• 5.4.3 超聲振動(dòng)微孔鉆削單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析77-80
• 5.5 超聲振動(dòng)微孔鉆削正交實(shí)驗(yàn)80-82
• 5.5.1 正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)選取80-81
• 5.5.2 正交實(shí)驗(yàn)81-82
• 5.5.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)極差分析82
• 5.6 微孔入口毛刺和孔壁形貌觀察82-90
• 5.6.1 超聲振動(dòng)鉆削微孔入口觀測83-89
• 5.6.2 微孔孔壁形貌觀察89-90
• 5.7 本章小結(jié)90-91
• 第六章 總結(jié)與展望91-95
• 6.1 工作總結(jié)91
• 6.2 主要結(jié)論91-92
• 6.3 展望92-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 致謝99-101
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文101

【參考文獻(xiàn)】

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8 王金光;楊岑玉;王U

本文編號(hào)：838270