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(定稿)钻削精密深孔扭振发生装置的设计(全套下载) (定稿)钻削精密深孔扭振发生装置的设计(全套下载)

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《(定稿)钻削精密深孔扭振发生装置的设计(全套下载)》修改意见稿

1、“.....整理后得其中式中振动钻削时钻头的振幅钻头的瞬时位移钻柄的瞬时位移激振力的力幅系统的弹性系数系统固有频率,激振力频率模型的质量。不难看出,当时该式说明时,变化的切削力减小了钻头的振动,使钻头的振幅达到最小值。由式可知,此时瞬时进给量的变化幅度最大,由它引起的瞬时切削力的力幅也最大,最大,钻头振幅最小。同样可以分析出当时,钻头振幅最大,显然,时,将趋于无穷大。由以上分析可得出如下结论当.时,钻头的轴向激振力的幅值最大,所受振动冲击最大当时,钻头轴向激振力的幅值最小,所受振动冲击最小当时,钻头振幅将无限大,即系统达到共振,要设法避开刀柄的振幅越大,钻头的振幅越大。产生横向摆振与钻杆弯曲振动的原因.横向振动由于径向力以及主切削力的周期性变化,使得压向导向块的合力及导向套上的支反力也周期性变化。在轴向位置上,导向块滞后于切削力,这样导向块上形成的支反力形成对力偶,也随周期性地变化。又由于导向块的倒锥量,导向块后部与孔壁间存在间隙......”

2、“.....周期性变化的力偶见图。图周期性变化的力偶导向块的轴向滞后量很小,产生的力偶也很小,所以横向振动般不是太严重,但如果振动频率接近横向振动的固有频率时会发生共振,这是应该避免的。.钻杆的弯曲振动在横向振动中,会引起钻杆的弯曲振动。产生弯曲振动的另个原因是采用了单刃刀具,使轴向力不过轴心见图。图轴向力不过轴心小直径内排屑深孔钻头般都是单刃刀具,单刃切削时轴向力的合力不是作用在钻头中心,偏置的轴向力必然引起钻杆的弯曲,同时由于它周期性地变化,必然也会引起钻杆的弯曲振动。钻杆的弯曲振动是这两种振动的合成。当振动频率接近系统的固有频率时,也会产生共振,当然也应该避免。振幅损失由于钻杆刚性较差,特别是当孔径越小,钻杆越长时,刚性就越差。这就使得钻柄处的振幅传到钻头时变小,即振幅损失。了切削厚度的变化,也有利于断屑.轴向振动对钻芯部分的切削刃而言,振动方向与切削方向致,使横刃部分的冲剪作用有规律地进行,从而使作用在横刃上的脉冲力发挥作用,这时,对钻头外缘附近的切削刃而言,就形成吃刀方向振动切削机理......”

3、“.....振动切削过程中,由于刀具与工件之间断续接触,使得切削温度降低,正应力减小,内摩擦向外摩擦转化,而且刀具的动态冲击力产生了高于静态剪应力的波前剪切应力,这些也是切削力降低,工件材料更容易被破坏的原因.钻削工艺引入振动方式以后,由于受到振动切削力冲击等互相作用,加工表面的各种参数呈周期性变化,切屑不像麻花钻钻出来呈带状的切屑,而是片状颗粒状线性状等不同的形式。切屑原理分析设由于施振系统的作用,刀头产生振动特征函数为式中为振幅,为振动频率,为时间。刀头的轴向位移式中为走刀量为主轴转速。设为前后两刀波纹的重迭系数式中为整数。设当,即实现断屑理论上。实验证明,振动钻削在加工过程中都能断屑,其原理是刀具与工件进行间歇断续的切削,所形成的切屑在切削力振动挤压。冲击负荷的周期变化的共同作用下形成断裂,所以断屑在振动钻削加工中最易形成。.振动钻削系统的稳定性与振幅损失振动钻削是通过给钻削加工系统施加种有规律的振动振幅,频率,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,人为控制切屑的形成与折断过程......”

4、“.....频率匹配合适,无论加工何种材料,选择何种切削角度,都能可靠地实现断屑和自主控制切屑尺寸。但加工经验证明在振动加工的凸轮刀具工件系统中,由凸轮机构预设的振幅值,经钻杆传到钻头进行加工时,尽管振动频率保持不变,但是会产生显著的振幅损失。由于振幅值对切屑的折断以及控制切屑尺寸都有很重要的影响,所以振幅损失给人为控制振动钻削加工过程带来极大的障碍。因此,了解振动钻削加工过程中的振幅损失因素估算损失量并采取相应措施进行预防或补偿,是振动钻削可靠断屑和稳定排屑的基础。振动钻削中振幅损失因素分析凸轮在外部电机的带动下高速旋转,迫使钻杆作定振幅和频率的简谐振动,对工件进行振动加工。在该系统中,影响振幅损失的因素主要有凸轮高速旋转时,从动件即钻杆的惯性力较大,整个机构会发生弹性变形,使得钻杆工作端的实际位移与凸轮轮廓所预定的名义位移存在定的差距对深小孔进行振动钻削时,由于振动刀杆的刚性较差,使钻杆受压后产生弯曲变形对工件来说,由于受到周期性的强烈冲击,它将产生振动响应,即出现定振幅的振动......”

5、“.....会使部分振幅损失。上述三种因素所引起的振幅损失并不能进行简单的叠加,由于振动的存在,使得振幅损失值也以定的周期出现,而各因素所引起的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......”

6、“.....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度比刚度和加工性能被广泛应用于飞机结构中,然而其主要弱点之是层间剪切强度低,采用普通钻削加工时因轴向力较大,使层间容易产生脱层现象......”

7、“.....针对这问题,采用振动钻削工艺,并在钻入和钻出时采用不同的加工参数振幅振动频率进给量主轴转速等以减小轴向力,无疑可显著提高孔的加工质量。由多种材料如钛合金铝合金及复合材料组合构成的叠层材料已逐渐应用于新型飞机的制造中,其应用前景十分广阔,但由于其切削性能很差,成为推广应用的主要障碍,因此亟需解决其切削加工难的问题。对于这种材料采用定参数振动钻削的加工方法难以奏效,必须在钻削不同材料层时相应改变加工参数,才能在性能差别悬殊的不同材料层上钻出高质量的孔。极有发展前途的金属基主要是铝基非连续增强复合材料以及最近出现的些具有晶须短纤维和陶瓷颗粒结构的材料,不仅性能优异,而且价格也可与传统金属材料竞争,国外已在导航系统航空发动机汽车连杆活塞汽缸体工业机器人传动齿轮上投入应用。但是这类材料中的增强相纤维晶须或颗粒硬度很高,且在材料中随机分布,故钻削加工中刀具磨损严重,加工表面质量差,且随钻削深度的增加而加剧。所以,必须采用变参数振动钻削工艺才能较好解决其加工问题。在他构造的钻头动力学模型中......”

8、“.....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......”

9、“.....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......”

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