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針對鎳基合金單刃鉆孔作業(yè)的實(shí)況分析

2022年06月30日 10:16點(diǎn)擊：231來源：沈陽天乙新數(shù)控機(jī)械有限公司>>進(jìn)入該公司展臺

在采用單刃鉆具對鎳基合金進(jìn)行深孔鉆削作業(yè)時(shí)，刀具振動(dòng)現(xiàn)象會帶來很大的影響。這種動(dòng)態(tài)載荷的結(jié)果將是鉆孔的質(zhì)量差和刀具的使用壽命短。因此，本文將首先會介紹有關(guān)單刃鉆孔實(shí)況振動(dòng)分析測量的方法，然后對單刃鉆具的自有模型研究中的試驗(yàn)結(jié)果作一個(gè)比較和探討。
    在采用單刃鉆具對鎳基合金進(jìn)行深鉆孔時(shí)，刀具振動(dòng)會造成很大的麻煩。在V型切削槽上，瘦長的成型和抗彎剛性降低，這些都會對深孔刀具在鉆孔過程中的穩(wěn)定性造成不良的影響。耐熱性強(qiáng)的鎳基合金的難切削性能，可使刀刃受到額外的強(qiáng)大機(jī)械載荷。這種動(dòng)態(tài)載荷所帶來的結(jié)果便是鉆孔的質(zhì)量變差，刀具的使用壽命縮短。為了避免將來作業(yè)地不穩(wěn)定（例如采用Adaptive Control），首先需要對單刃鉆具在鉆孔作業(yè)過程中的振動(dòng)狀態(tài)作一個(gè)了解。這里需要對外部所引發(fā)的振動(dòng)和所出現(xiàn)的自振動(dòng)進(jìn)行區(qū)分。對此，下面將對單刃鉆孔實(shí)況振動(dòng)分析的測量方法作一個(gè)介紹，并對單刃鉆具的自有模型研究中的試驗(yàn)結(jié)果作一個(gè)比較和探討。
    實(shí)況振動(dòng)分析的目的在于，要對鉆孔過程中單刃鉆具上所出現(xiàn)的振動(dòng)進(jìn)行辨析。Braunschweig技術(shù)大學(xué)機(jī)床與加工技術(shù)學(xué)院（IWF）所進(jìn)行的試驗(yàn)采用了兩種不同的測量方法和測量裝置。首先，要在鉆孔過程中采用Kistler公司9272型四元測力計(jì)測出力的信號來源，做一個(gè)振動(dòng)技術(shù)試驗(yàn)。通過FFT分析，將時(shí)間范圍上所測得的力信號轉(zhuǎn)化到頻率范圍。此外，為了在整個(gè)鉆孔過程中實(shí)現(xiàn)不同的實(shí)況分析，把鉆孔過程劃分為三個(gè)階段，即鉆進(jìn)、鉆穿和退回。通過這種方式，可以準(zhǔn)確地測量和劃分出各個(gè)鉆孔階段的振動(dòng)特征。
    加工中心的單刃鉆孔通常在鉆進(jìn)時(shí)采取由工件上的先導(dǎo)孔進(jìn)行導(dǎo)向，但為了在試驗(yàn)中對鉆孔階段進(jìn)行必要的區(qū)分，則在開始鉆進(jìn)時(shí)，在工件的前方設(shè)置一塊鋼板，由此來引導(dǎo)單刃鉆具進(jìn)入孔內(nèi)。在帶有導(dǎo)向孔的鋼板和工件之間有一個(gè)1~2mm的空間，從振動(dòng)的角度把兩個(gè)區(qū)域隔離開。為了避免摩擦力和鉆孔過程中過多地提高單刃鉆具的導(dǎo)向穩(wěn)定性，采用了直徑比鉆頭大0.1mm的導(dǎo)向孔。此外，導(dǎo)向孔的兩側(cè)設(shè)有筋模，以便在鉆孔過程中只與單刃鉆具發(fā)生線接觸，而不發(fā)生面接觸。通過振動(dòng)技術(shù)角度的脫鉤，可以把作用在帶有導(dǎo)向孔鋼板上的極小工作力和鉆矩傳遞到基座上，而不傳導(dǎo)到測力計(jì)上（圖1）。上部振動(dòng)的質(zhì)量（工件和測力計(jì)）與單刃鉆具的質(zhì)量相比要大許多。由此可以在作業(yè)過程中避免外部引起的振動(dòng)。
    對測量信號的接收是直接通過工件后面的測力計(jì)進(jìn)行的，而非在切削作業(yè)影響點(diǎn)的附近。較高的系統(tǒng)質(zhì)量無疑會導(dǎo)致較高的系統(tǒng)阻尼，即按照這種方式所測得的過程振動(dòng)總體上會比較低。為了避免這種頻率漂移的現(xiàn)象應(yīng)盡可能地直接在作用點(diǎn)上進(jìn)行測量，實(shí)現(xiàn)了第二種試驗(yàn)，即在起鉆、鉆穿和退回的整個(gè)過程中，對單刃鉆頭作了幾乎與環(huán)境的*振動(dòng)技術(shù)隔絕，測量采用加速接收器進(jìn)行（圖2）。

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