振动钻削改善孔壁粗糙度的因素分析
1 振动钻削原理与试验
图1所示是轴向振动钻削加工原理简图。凸轮在调速电动机的带动下高速旋转，迫使刀具作一定振幅和频率的简谐振动，对工件进行振动加工。试验在由普通车床改装成的深孔钻床上进行。激振器安装在机床的工作台上，振动频率由直流电动机控制，在0～lOOHz之间可以无级调频，激振振幅由双偏心轮机构设定，在0～0．5rnm 之问可以无级凋幅。试验用的钻头是 7．9mm的内排屑深孔钻，刀片材料为YT798，试件为+14mm X 130mm 的钛合金TC一4棒料，加工中激振振幅取0．07mm，激振频率取95Hz，进给量为0．O08mm／r，主轴转速为1250r／min，选用5#机械油进行冷却和润滑，油压4MPa。
2 试验结果与分析原文请+QQ3249,114优.文.论,文'网
动钻削情况下被加工孔壁的粗糙度。很明显，振动钻削得到的孔壁粗糙度( a=0．837btm)要优于普通钻削条件下加工出的孔壁粗糙度( a一般在5btm 以上)，几乎达到了磨削的效果。这种效果的获得是因为振动钻削能够有效地消除或减轻干扰粗糙度的多种因素。根据试验过程中振动钻削所具有的良好断屑和排屑效果、充分的润滑、对切削颤振的抑制、对积屑瘤和鳞刺的消除以及钻头对孔壁的往复熨压等特点，振动钻削减小孔壁粗糙度值的机理可以得到说明。量理测量长度(nun)
2。1 良好的断屑和排屑效果毕业论文http://www.youerw.com/
与普通钻削加工的力学断屑机理不同，轴向振动钻削是一种几何断屑，即通过周期性地实现刀具与工件的接触和分离，从而在圆周上形成切屑的薄弱环节，实现断屑，彻底改变了切屑的形成过程。假定在刀具进给方向施加Asin(2 厅)的振动，则进给方向的切屑厚度为= (m 一1)+2 sin(m一1)7~(3os[2 一i(m一1)7c] (1)式中 — — 进给量，mm／rA— — 刀具振动幅值，mm卜刀具振动频率，Hzm — — 振动切削面上的干涉波纹数— — 频转比(频率厂与转速n之比)小数部分
由式(1)知，调节A和i即可使切屑产生易于折断的薄弱环节，使 ⋯ ≤0，实现强制断屑。同时，单元切
工艺与检潮Techn010gy and
屑的理论长度也可以通过计算得到： 。因此，振动钻削完全实现了断屑和切屑尺寸的自主控制。图3是振动钻削试验中得到的切屑形态图，这种细小颗粒状的切屑能很快通过排屑管排出，从而使振动钻削的断屑和排屑效果均较普通钻削有很大的提高。因此，振动钻削图3 振动钻削试验得到的切屑形态一方面消除了钻尖对被加工材料的撕裂作用，另一方面消除了切屑堵塞，减轻了切屑对被加工面的划伤，从而得到较普通钻削有明显改善的孔壁粗糙度。
2．2 充分的润滑
普通钻削中切削过程是连续的，切屑总是压在刀具前刀面上形成一个高温高压区，对冷却液来说这是个禁区，只能依靠冷却液的毛细作用渗入进去，冷却效果极差 。因此，要获得并增强冷却液的冷却润滑效果，关键在于使冷却液能够及时大量地到达切削区。一般认为冷却液进入切削区的方向有四个，如图4所示的A、B、c、D 四个方向。对于普通钻削，连续切屑的阻碍作用使冷却液难以由A方向进入切削区；
后刀面与工件之间有很大的正压力，冷却液欲通过此高压区由B方向进入切削区也是很困难的；孔加工的特殊性，使得冷却液经由D 方向进入切削区是根本不可能的。按照中山一雄的观点 ，冷却液进入切削区的有效途径是从侧面渗入，即c方向。但是这种冷却方式往往不能渗到内部去，使普通钻削加工的冷却润滑效果极差
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