钻削精密深孔扭振发生装置的设计.rar（V7.1）㊣精品文档值得下载

角确定带的根数夹紧螺母轴承盖摆杆底板设计致谢参考文献精密，深孔扭振，发生，产生，装置，设计，毕业设计，全套，图纸孔加工是金属切削加工中最常用的加工工艺。

据统计，孔加工的金属切除量约占切削加工总金属切除量的，钻头的产量约占刀具总产量的。

目前用于加工微小孔的工艺方法虽然较多，但应用最广泛生产实用性最强的仍是采用麻花钻钻削加工。

随着对孔加工质量和效率的要求不断提高，传统的钻削工艺已显示出极大的局限性，而近年来迅速发展的振动钻削工艺则日益显示出其独特的优势及广阔的应用前景。

本文主要介绍了振动钻削，振动钻削是振动切削的个分支，它与普通钻削的区别在于钻孔过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。

振动方式主要有三种，即轴向振动扭转振动和复合振动。

本文讲述了如何匹配加工参数来实现精密深孔的加工，并设计了扭振发生装置，综合分析了振动钻削的工艺效果。

低频振动切削技术目前已应用于孔加工包括钻扩铰锁攻丝等和外圆车削加工等领域，解决实际生产中诸如切屑处理改善切削加工性提高加工质量延长刀具寿命等问题，理论上也获得了许多发展。

关键词麻花钻振动钻削振动装置低频振目录摘要目录绪论振动钻削技术的发展历史振动钻削的工艺效果振动钻削的应用前景及前沿课题振动钻削的原理振动钻削的机理振动钻削系统的稳定性与振幅损失振动钻削时的切削力振动钻削系统的稳定性产生横向摆振与钻杆弯曲振动的原因振幅损失深孔加工的高效解决方案深孔加工装置设计装置总体方案电机的选择带传动设计确定计算功率选择带型确定带轮的基准直径确定中心距和带的基准长度验算主动轮上的包角确定带的根数确定带的预紧力计算带传动作用在轴上的力简称压轴力带轮设计带传动的张紧装置偏心轴及其附件设计轴承的选用轴承底座端盖和透盖偏心销钉主轴及其附件设计主轴弹性夹头轴承的选用轴承座夹紧螺母轴承盖摆杆底板设计致谢参考文献绪论振动钻削技术的发展历史据统计，孔加工是金属切削加工中最重要的工序之。

约占所有金属切削加工工序的。

我国每年生产钻头用的高速钢消耗量约占刀具生产中高速钢消耗总量的。

可见，在机械加工中孔加工占有很重要的地位，尤其是航空航天汽车电子和计算机等行业，孔加工更显示出其得天独厚的地位。

例如，架波音约有万个连接孔，机械连接工作量不包括总装约占机械加工工作量的。

随着现代化进程的不断推进，高科技产品层出不穷，孔加工的数量与日俱增!孔加工的地位也在不断地上升。

同时对孔加工质量的要求也越来越高，这无疑给孔加工带来巨大挑战。

目前用来加工微小孔的方法很多，但在国内外应用最广泛生产实用性最强的要数麻花钻的钻削加工。

然而!以往的大量实验结果证明，普通钻削很难承担起这历史使命，非传统的振动钻削新工艺越来越显示出其独特的优势。

目前用于加工微小孔的工艺方法虽然较多，但应用最广泛生产实用性最强的仍是采用麻花钻钻削加工。

振动钻削是振动切削的个分支，它与普通钻削的区别在于钻孔过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。

振动方式主要有三种，即轴向振动振动方向与钻头轴线方向相同扭转振动振动方向与钻头旋转方向相同和复合振动轴向振动与扭转振动迭加。

其中，轴向振动易于实现，工艺效果良好，在振动钻削中占主导地位。

振动的激励方式主要有超声波振动机械振动液压振动和电磁振动。

其中，超声波振动的频率通常在以上，所以也称为高频振动钻削其它三种振动方式的频率般为几百赫兹，故称为低频振动钻削。

振动钻削改变了传统钻削的切削机理。

在振动钻削过程中，当主切削刃与工件不分离不分离型振动钻削时，切削速度切削方向等参数产生周期性变化当主切削刃与工件时切离分离型振动钻削时，切削过程变成脉冲式的断续切削。

当振动参数振动频率和振幅进给量主轴转速等选择合理时，可明显提高钻入定位精度及孔的尺寸精度圆度和表面质量，减小出口毛刺，降低切削力和切削温度，延长钻头寿命。

振动钻削良好的工艺效果已引起国内外研究者的普遍关注，自年日本宇都宫大学的隈部淳郎教授提出振动钻削理论以来，各国学者对振动钻削进行了大量理论研究及实验分析，取得了许多有价值的研究成果，其中些成果已逐步应用于加工领域。

振动钻削的国内外研究状况年代中期，在人们发现了振动钻削具有的些优良工艺效果之后，为寻求科学的支持，国内外些学者开始从理论上对振动钻削的机理与特性进行探索，至今多年来，主要对振动钻削的“钻头刚性化效果”理论动态角度理论振动断屑理论脉冲能量和应力集中理论等进行了分析研究。

隈部淳郎教授在他的著作精密加工振动切削基础与应用中，率先提出了超声波振动钻削的“钻头刚性化效果”理论。

在他构造的钻头动力学模型中，把钻头抽象为自由端具有集中等效质量相互垂直的两个方向向和向上的等效刚度为和等效阻尼系数为和的悬臂梁，并受到脉冲宽度为周期为两个垂直方向幅值分别为和的脉冲力作用使钻头产生横向位移和，从而构造出钻头在两个方向上的运动微分方程，并进行了求解和分析。

年开始，王立江教授和他的课题组对高频和低频振动钻削都进行了系统的研究。

他在研究中还提出了低频振动提高钻入定位精度的新观点，指出振动钻入时虽然由于种原因产生的横向力作用使钻头产生横向偏移，但由于振动的存在，使钻头迅速退回脱离工件，并在再次钻入前的段时间内受阻尼力的作用横向偏移迅速衰减，待衰减近平衡位置时再次钻入，故明显地提高了钻入定位精度，即具有“钻入偏移退回恢复重新钻入”的动力学特性。

这特性的发现无疑丰富了刚性化理论，推动了振动钻削理论研究的进程。

年刘华明教授在自制的超声波振动钻床上进行了实验研究，结果发现振动钻削使切削力下降表面质量和孔径精度提高，并进步探讨了钻头耐用度与进给量之间的关系!给出了两者的关系曲线。

年，杨兆军教授根据自己的实验经验，提出通过改变进给量来减少入钻位置误差的理论。

微孔钻削入钻时，钻头横刃连续刮削工件，由于工件表面的不平整钻头两切削刃的不对称等各种因素，钻尖受到横向力的作用而产生偏移，使钻头偏移钻入工件，而产生入钻定位误差。

振动钻削则改变了微孔钻削的入钻现象。

入钻时，钻头相对于工件做轴向振动，横刃作脉冲式旋转楔入工件，与工件表面时切时离。

楔入时，钻尖因横向力作用而产生偏移，设偏移量，但进入工件表面分离后，钻头将做以为初始位移激励的偏移衰减振动，其动力学模型可简化为单自由度振动系统。

通过计算和分析得出主切削刃全部钻入工件之前，楔入次数越多，修正次数就越多，入钻位置误差就越小的结论。

显然，减小钻头的进给量，就增加修正次数，但将降低加工效率。

若控制机床进给系统，在入钻阶段施以较小的进给量，而在钻削阶段再转变成正常的进给量，则在保证加工效率的前提下可减少微孔钻削的入钻定位误差。

出口毛刺是钻削加工中严重影响加工质量的难题，长期未能有效解决。

随着振动钻削实验研究的深入，学者们发现振动钻削可有效减小出口毛刺。

年，日本学者鞍古文保采用钻头每转振动次的频转比，在铝制工件上钻削的孔，结果出口毛刺高度由普通钻削时的下降到。

他指出，低频轴向振动钻削能缓解切屑阻塞，有利于排屑此外，由于钻头钻出工件的瞬间切削力并不增加，因此可减小出口毛刺。

年，足立胜重等人在相同实验条件下分别对铝和碳素结构钢工件进行了低频振动钻削实验，铝件和钢件的出口毛刺平均高度分别由普通钻削时的和下降到和，说明轴向振动钻削对于减小塑性材料的出口毛刺效果更为明显。

年，王立江教授分析了零相位差低频振动钻削时出口处金属的残留特性和横刃的特殊机理，揭示了振动与毛刺的关联性，并通过实验证明在不锈钢和工业铝上钻削的孔时，若振动参数选择合理，甚至可实现无毛刺钻削。

年，通过实验证实，超声波振动钻削也具有明显减小出口毛刺的作用。

年，王立江教授的课题组用钻头钻削黄铜时发现，当加工参数选择合理时，出口毛刺可由普通钻削时的下降到，基本上实现了无毛刺钻削。

提高钻头寿命及对难加工材料的切削能力也是钻削加工中的重要课题。

年，在碳素钢工件上低频振动钻削深孔，孔深，频转比为时，发现振动钻削可显著提高钻头寿命，并指出钻头轴向振动降低了切削温度，减轻了钻头烧伤，改善了排屑性能，因此可提高钻头寿命。

年，采用低频振动钻削加工属于难加工材料的不锈钢和耐热合金钢，结果使钻头平均寿命提高了，加工效率提高了。

他认为，低频轴向振动钻削时刀具与工件切削表面的周期性分离可改善排屑性能，所以提高了钻头寿命。

年，前苏联学者Гончаров采用低频扭转振动钻削也获得了切削扭矩降低钻头寿命提高倍的加工效果。

年以来，日本学者新井典久等人对低频振动钻削提高难加工材料的钻削能力进行了较为深入的系统研究。

他们用的高速钢麻花钻先后对钛合金镍铬铁耐热合金和奥氏体不锈钢进行了低频振动钻削实验，并与碳素结构钢对比，用压电晶体三相测力仪测量动态切削力，用热电偶测量切削温度，并用有限元法分析温度分布，以主后刀面刃区外缘处的磨损宽度来衡量刀具寿命。

实验结果表明振动钻削时钻削轴向力和扭矩静态分量动态力的平均值明显下降，其中钻削时分别下降和，效果最为明显钻削时分别下降和，下降幅度最小振动钻削使切削液冷却润滑作用增强，钻头外缘处切削温度下降磨损宽度减小，钻头寿命延长。

因此，新井的实验结果有力地证明了低频振动钻削具有提高难加工材料钻削能力的工艺效果。

王立江教授及课题组着重对振动钻削提高微小钻头寿命进行了实验研究，他们根据微小钻头不重磨的特点，以钻头折断前的钻孔个数或钻孔长度作为钻头寿命指标，先后做了超声波振动钻孔和低频振动钻孔实验，实验数据表明，不但低频振动钻削能成倍提高微小钻头寿命，超声波振动钻削提高微小钻头寿命的效果也十分明显，如参数选择合理，寿命可提高倍以上。

三十多年来，国内外学者对振动钻削作了大量理论与实验研究工作，振动钻削能提高钻孔质量延长刀具寿命和改善对难加工材料切削能力等优良工艺效果已在机械加工领域得到普遍承认。

综观国内外振动钻削的研究现状，目前主要存在以下问题对振动钻削的理论研究尚不充分，还未形成完整的理论体系，现有理论具有较大局限性，尚需修正和完善，以充分揭示振动钻削的动力学本质对振动钻削工艺效果的研究大多局限于直径大于的孔径区域，而直径小于的微小孔加工条件最为恶劣，且加工数量与日俱增，所以对振动钻削微小孔的研究更具实际意义，需予以更多关注迄今对振动钻削的研究均属于定参数振动钻削，无法同时满足钻削三区段不同钻削机理的要求，难以达到进步提高钻孔整体加工水平的要求。

因此，三区段变参数振动钻削，特别是对微小孔的三区段变参数振动钻削是在定参数振动钻削基础上的次飞跃，是具有重要科研及应用价值的研究课题。

振动钻削的发展趋势当今，随着科学技术的迅猛发展，些具有优良的机械和物理性能的新型材料不断涌现，并逐渐在各个领域开始得到应用，这为振动钻削的发展提供了有利的条件。

由于振动钻削是种先进的加工工艺，振动参数对孔加工质量的影响非常大，而且要根据不同的加工对象不同的钻削区段作相应的变化，因此靠以往的钻削设备不能实现这目标，必须增加能进行改变振动参数的自动控制系统，充分实现振动钻削的自动化和智能化。

振动钻削的最终目的是适应新型材料的出现，优化切削过程，全面提高孔加工质量，而受实验设备等客观因素的限制不可能在实验中大幅度地随意改变参数，因此用计算机仿真来全方位地分析和优化切削过程是必须的，这就要求在对系统辨识的基础上根据振动理论切削理论控制理论等对系统进行形象的描述并构造振动钻削的仿真模型，实现对振动钻削的动态仿真。

近年来，由于材料科学的飞速发展，具有优良机械和物理性能的新型材料不断涌现，并逐渐在各个领域得到应用。

高强度高硬度金属材料正交纤维束增强复合材料及涂层材料等的应用日益广泛，尤其是正交纤维束增强复合材料以其优良的比强