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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1/3,钻头的产量约占刀具总产量的60%。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。
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振动钻削工艺的发展概况及应用
前景
工程学院 2005 级机械设计制造及其自动化本科四班 陈明
200515330118
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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 1/3,钻头的产量约占刀具
总产量的 60%。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。
振动钻削是振动切削的一个分支,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 16kHz 以上,
所以也称为高频振动钻削;其它三种振动方式的频率一般为几百赫
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
切时离(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 1954 年日本宇都宫大学的
隈部淳一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
一些成果已逐步应用于加工领域。
二、振动钻削的工艺效果
振动钻削的特殊动力学机理使其可获得提高钻孔精度(包括尺寸
精度和形状位置精度)、降低孔壁表面粗糙度和出口毛刺、延长刀具
寿命、改善对难加工材料的切削能力等一系列良好的工艺效果。国
内外学者对此做了大量实验研究工作。
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