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通過轉(zhuǎn)動試驗測定麻花鉆的過程力

作者: 時間:2017-02-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
鉆孔是最重要的切削加工工藝之一。在典型的轉(zhuǎn)動部件上,鉆孔加工的時間約占30%。無論是在鉆孔時還是車削時,鉆刃或刀刃在一般情況下總是處在連續(xù)的切割中,而且使用的也是同樣的刃具材料,因而就這一點而言,鉆與車的過程是相似的。

車與鉆之間的主要區(qū)別

車與鉆之間的主要區(qū)別包括,鉆孔時有一個以上的刃在切割;鉆頭刃上的切削速度在0與實際切削速度之間變化,這就是說,切削速度越低切削條件就越惡劣,盡管如此麻花鉆頭中心的進給仍然很大。鉆頭沿鉆刃邊上的幾何形狀變化很大(切削角、后角、楔形角、傾斜角)。鉆頭橫刃根據(jù)尖銳程度的不同對鉆頭的軸向力有著重大的影響;由于鉆孔里的空間被封閉,鉆屑從鉆孔中排出受到很大的阻礙,周期性地排屑或控制之下的冷卻潤滑劑循環(huán)可以對這種情況有所改善。

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如果成功地利用車削時測到的現(xiàn)有數(shù)據(jù)對鉆孔過程進行模擬,
那么鉆孔過程可以得到更好的理解和檢查

如果成功地利用車削時測得的數(shù)據(jù)對鉆孔過程進行模擬,那么所有這些挑戰(zhàn)以及在對用麻花鉆切屑進行試驗性調(diào)查時遇到的困難都可以得到更好的解決。

切削力是鉆孔試驗的基礎(chǔ)

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圖1 鉆孔和轉(zhuǎn)動過程的相互關(guān)系

考慮到沿著鉆頭刃邊的切削角和傾斜角變化甚大,切削速度取決于半徑,應(yīng)當(dāng)從采用類似刀刃幾何形狀的車削時取得的切削數(shù)據(jù),或者是通過從正交的切割實驗的換算,對鉆孔時的力具情況加以模擬,并通過現(xiàn)實的鉆孔實驗加以檢查。同時應(yīng)當(dāng)估計到,在鉆頭正中心橫刃部位,切削速度與進給速度相比非常小,鉆孔過程不僅可以按照Kienzle切削力模型進行描述,而且還必須另外用變形力份額來加以擴大。圖1顯示的是這種方法,以及由此產(chǎn)生的優(yōu)化鉆孔幾何形狀的可能性。在鉆頭上,切削角γ典型的變化范圍在橫刃上的-50°和外徑上的+30°之間。由于橫刃的原因或鉆頭尖部的直徑,主刃不是位于半徑射線上。這就是說,它通過k/2的偏移得到一個取決于半徑的傾斜角λ。圖2表示來自CAD數(shù)據(jù)和使用共焦的測量顯微鏡通過光學(xué)測量取得的鉆頭幾何形狀分析。

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圖2 表明鉆刃幾何形狀特征a) CAD模型創(chuàng)建者和b) 光學(xué)測量的方法,
以及在半徑c)函數(shù)中鉆頭的有效切削角

鉆孔分布在同心扇區(qū)

為了能夠在分析當(dāng)中顧及到沿鉆頭刃邊的鉆刃的幾何形狀變化,鉆孔可以劃分為同心扇區(qū)(見圖3)。若簡單地假設(shè)為在一個扇區(qū)內(nèi)的切割性能是恒定的,那么來自一系列采用相應(yīng)刀刃幾何形狀和切削數(shù)據(jù)的試驗中的數(shù)據(jù),必須也能換算到鉆孔上。其切削力是全鉆孔在所有扇區(qū)上的總和。

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