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螺旋钻尖微细钻削刀具的制备与钻削试验研究

薛思忆  
【摘要】:随着科技的发展和市场的需求,微小零件和装置的应用在不断增加。直径小于1mm的微小孔已经广泛地应用在现代工业中的各个方面,如喷油嘴、模具、电路板等关键零件上。难加工材料的广泛应用和微小孔加工精度的不断提高,对微细钻削刀具的设计、制造与钻削工艺都提出了更高的要求。微细钻削技术中的钻削基础理论、微钻制备、微钻钻削性能以及加工质量控制等均是微细钻削技术研究的重要问题。针对加工材料的微小孔加工过程中面临的制孔精度和质量难以保证等问题,本文以螺旋钻尖微细钻削刀具为研究对象,对微钻钻削基础理论、微钻的数学模型与刃磨、微钻钻削工艺和喷油嘴喷孔钻削技术等方面进行了研究,主要研究内容如下:1.开展螺旋钻尖微细钻削刀具钻削机理研究。以单元刀具斜角切削模型和最小能量耗散原理为基础,建立钻头主切削刃和横刃切削力模型;通过deform3D仿真研究切屑的形成,分析刀具磨损及切削温度的分布规律;通过钻削实验研究影响钻头磨损和毛刺形成的因素和规律。2.由刃磨原理和砂轮啮合条件建立钻尖的后刀面数学模型和螺旋槽数学模型;以钻头坐标系下的数学模型作为微钻刃磨的基础,将后刀面离散成一系列通过螺旋轴线和钻头外缘点的接触线,建立了基于砂轮与钻头接触线的后刀面刃磨模型,系统研究了微钻的刃磨原理和刃磨控制过程,基于刃磨模型控制各个刃磨过程中磨床和棒料的运动实现刀具的制备。3.研究螺旋钻尖微细钻削刀具的钻削工艺参数和钻头结构对轴向钻削力、孔出入口毛刺尺寸和孔壁表面质量的影响规律,得出钻削工艺参数的进给速度是对轴向钻削力和孔出入口毛刺主要影响因素,微钻结构中的锋角是对轴向钻削力、孔出入口毛刺和孔壁表面质量的主要影响因素。4.从微钻选用和钻削工艺参数的制定原则、零件定位和斜孔加工方法等方面系统研究了喷油嘴喷孔加工的实现方法,以实验用加工设备作为工艺制定的基础,以微钻钻削试验数据为依据,采用了多步往复钻削技术以利于排屑和散热,提高加工效率,并通过钻削实验验证了这种加工方法的可行性。


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