实现高效深孔加工之前，得先解决这个问题

夹具超人 · 发表于 2019-4-4 09:53:18

深孔加工工况分析

深孔加工在封闭或半封闭的空间内进行，产生大量切屑在一定的空间内易形成堵塞，切削热不易传递出去，其加工难度高、排屑难且工作量大。

BTA 深孔钻排屑的主要动力是由高压油提供的压力，如果切屑过长，即使在高压油的作用下仍然难以排出。为解决深孔加工过程中排屑难的问题，通过分析振动切削原理、设计振动断屑装置、给刀具施加轴向周期振动，实现钻头瞬时切削厚度的改变和钻头轴向振动，从而有效控制切屑的形态，使切屑顺利排出，提高高速深孔加工的效率。

振动钻削机理分析

振动钻削的基本原理是通过振动装置施加给刀具或工件一定方向、一定频率和一定振幅的可控振动，使钻头和工件之间产生规律性的接触和分离，从而使普通钻削变成间歇式钻削。

图1 振动钻削类别

针对不同的振动方向将振动钻削分为三类(见图1) ，其中，轴向振动方向与钻头的轴线方向一致，扭转振动方向与钻头的旋转方向一致，复合振动是轴向振动与扭转振动的相互叠加。由于轴向振动比较容易实现且加工效果较好，因此应用最广，其钻削机理见图2。

图2 轴向振动钻削机理

振动钻削是间歇性切削，钻削过程中钻头在极短的时间进行切削，其余时间钻头与工件都处于分离状态; 钻头间歇式的切削使之获得极大的瞬时速度和瞬时加速度，对被加工工件形成冲击，使塑性金属脆性化，同时降低摩擦系数和切削力，进而提高钻头的相对刚度。在振动钻削过程中，由于钻头和工件间的接触是间歇式的，因此振动钻削产生的切削热少且散热快; 振动钻削可以使切削力降低，并在一定程度上避免刀瘤的产生，提高加工工件的表面质量。

振动装置建模及分析

在设计机械式振动钻削的振动装置时，一般采用偏心机构、四连杆机构和曲柄滑块机构等，综合分析深孔加工的特点，拟采用偏心凸轮结构来建立模型。偏心式振动机构建模的基本原理见图3。

图3 偏心凸轮机构

根据计算绘出如图 4 所示的断屑区域图。

图4 切削区域图

振动断屑装置实验分析

1.振动发生装置设计

振动钻削装置中必不可少的是振动发生器，其结构设计如图 5 所示。由图可知，内凸轮与转轴采用紧配合的方式连接在一起，当转轴转动时，内凸轮随之转动; 为了实现振动振幅的调节，需要使内凸轮和外凸轮之间可以转动，则外凸轮与内凸轮之间的配合方式为可动连接; 螺母可用来控制外凸轮与内凸轮之间何时可相对转动，即当螺母松开时，外凸轮与内凸轮可以相互转动。

图 5 振动发生器简图

图 6 相对位置关系图

2.振动断屑装置整体设计

振动断屑装置整体结构见图 7。由于钻杆的不稳定性，振动发生装置不容易固定，可将振动直接加载到联结器上。为了使联结器沿直线运动，设计安装小导轨，其配合结构见图 8。

图7 振动断削装置原理图

图8 小导轨与联结器配合关系图

为防止联结器与小导轨脱离，设计安装导轨挡于小导轨后端，可避免联轴器掉落; 通过弹簧支柱把弹簧固定在弹簧挡板与联结器之间，且弹簧处于压缩状态，其弹力足以推动联结器移动。振动发生器的两端支撑在拖板上，当凸轮转动时，便会推动联结器与钻杆一起移动。振动断屑装置的特点包括: ①振动发生器可通过电机直接控制，则其振动频率可通过调节电机的转速实现控制; ②通过调节内外偏心轮的相对位置，可连续调节振幅大小，适应性强;③应用小导轨可保证钻杆沿直线运动，从而保证了直线度; ④结构紧凑，易于安装与操作，寿命长，性能稳定。

因字数限制，内容不完整，详细的请自行搜索。

（来源夹具侠）