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难加工材料小孔振动攻丝的试验研究

崔永鹏  
【摘要】: 与传统的攻丝方式相比,振动攻丝是一种较新的复合加工方法,它可以提高工艺系统刚度,有效地降低攻丝扭矩,提高螺纹加工质量,特别是可以解决钛合金、高温合金等难加工材料小孔攻丝的难题。故研究难加工材料的振动攻丝具有重要的现实意义。 首先,对丝锥进行运动学分析表明:振动攻丝可以提高丝锥的等效扭转刚度,振动攻丝的重复切削特性可以降低摩擦扭矩;通过弹性力学及断裂力学分析表明:脉冲力切削使应力强度因子发生剧烈变化,微裂纹的产生与扩展导致攻丝扭矩的降低;振动攻丝的脉冲切削,有利于切削液进入切削区,降低摩擦扭矩。 然后,采用原振动攻丝机对高温合金GH4169和钛合金TC4两种难加工材料进行了攻丝试验。单因素法试验以振动频率f、振幅A及净切削时间比nc为参数,研究各个参数对振动攻丝扭矩的影响规律;正交设计试验法是根据正交表进行试验,进而采用回归方程求解振动攻丝扭矩的经验公式。并且采用不同切削液进行了振动攻丝试验,研究了切削液的效果。 最后,针对原攻丝机控制系统的不足,对控制系统的硬件部分、PCB板及控制面板进行了设计,并用模块化思想编写了程序。 振动攻丝的试验结果表明:在试验条件下,攻丝扭矩随频率的提高而降低,随净切削时间比的增加而增大,且净切削时间比对攻丝扭矩的影响均为最显著,振幅对攻丝扭矩的影响呈非线性;振动攻丝所得的螺纹的牙形完整,形状规则;切削液的使用可以降低振动攻丝扭矩。故振动攻丝可以有效地解决难加工材料小孔攻丝的工艺难题。


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