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Ф200~Ф400mm桶体内壁钻削专用动力头设计(3)
在各类机器零件上经常需要进行钻孔,因此钻削的应用还是很广泛的,但是,由于钻削的精度较低,表面较粗糙,一般加工精度在IT10以下,表面粗糙度Ra值大于12.5μm ,生产效率也比较低。因此,钻孔主要用于粗加工,例如精度和粗糙度要求不高的螺钉孔、油孔和螺纹底孔等。但精度和粗糙度要求较高的孔,也要以钻孔作为预加工工序。
人类认识和使用钻头的历史可以上溯到史前时代。燧人氏“钻木取火”所使用的石钻,可以看作最原始的钻头。现代工业加工中广泛使用的麻花钻(俗称钻头),是一种形状复杂的实工件孔加工刀具,诞生于一百多年前。现在,全世界每年消耗的各类钻头数以亿计。据统计,在美国的汽车制造业,机械加工中钻孔工序的比重约占50%;而在飞机制造业,钻孔工序所占的比重则更高。尽管钻头的使用如此广泛,但众所周知,钻削加工也是最复杂的机械加工方法之一。正因为如此,人们一直致力于钻头的改进和钻削过程的研究。本文根据所能得到的
英文
文献资料,对两沟槽麻花钻的有关技术问题及钻削研究的历史、现状和发展趋势进行综述。
近几十年来,人们关于钻头和钻削的研究除了钻头制作
材料
的改进以外,主要集中在以下五个方面:
①钻头
数学
模型和几何设计研究:包括螺旋沟槽、后刀面、主刃和横刃数学模型的建立,横向截形与钻尖结构参数的优化,切削角度(分布)的计算与控制,钻头结构的静态和动态特性分析,钻尖几何形状与切削和排屑性能关系的研究。
②钻头制造方法研究:包括钻头几何参数与后刀面刃磨参数之间关系的建立与优化,钻头制造精度和刃磨质量的评价与制造误差的测控,钻头螺旋沟槽加工工具截形的设计计算,钻头加工设备特别是数控磨床与加工
软件
的开发等。
③钻削过程与钻削质量研究:包括影响钻削过程的各种因素及出现的各种
物理
现象的分析、建模与监控(如钻削力、切削刃应力和温度分布的测量、建模和预报);钻头磨损、破损机理与钻头寿命的研究;钻头的变形、偏斜、入钻时的打滑和钻尖摆动现象的研究;钻削工艺(如振动钻削、高速钻削、深孔钻削、钻削过程的稳定性等)与钻削质量(孔的位置精度、直线度、表面粗糙度、圆柱度、直径、孔口毛刺等)的研究。
④钻削机理与各种高性能钻头(如群钻、枪钻、干切削钻头、微孔、深孔钻头、长钻头、可转位钻头、合成材料加工用钻头、木工钻头、多螺旋槽钻头等)的研究。
⑤钻削过程模型验证和钻头性能评估过程的
自动化
,切削条件及钻头形状选用数据库和知识库的建立等。
目前,最具活力的研究领域是钻头数学模型、几何设计和制造方法(设备)的研究,钻削过程建模与钻削质量的研究等。
钻削研究发展趋势:
(1)钻削过程建模成为研究热点
影响钻削过程的各种因素,包括钻头几何结构、制造和安装误差、物理特性(静态和动态特性)、切削条件、环境温度、工件尺寸和材料等都将逐步纳入建模研究的范围,各种钻型、切削条件和钻削工艺有关的钻削力、钻削温度、钻头磨损与寿命、切屑变形与排出、钻削质量、钻削效率和钻削成本等都将成为钻削过程建模的对象,建模方法将更加多元化,模型预报的准确性将进一步提高,钻削模型将不仅用于仿真和预报,而且将更多地用于指导钻头设计、制造和钻削过程的优化与监控。
(2)钻头的几何设计和制造方法仍将是研究的重点
适合于加工各种材料和加工条件的新钻型将继续涌现,适用于微机械制造和印刷电路板制造的微型钻头的研究将走向深入。钻头制造方法的研究将向集成制造系统的方向发展,钻头特别是群钻的自动刃磨问题将得到解决,并会特别注重设计与制造的一体化、自动化和智能化。
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