深孔钻钻杆力学研究

深孔钻钻杆力学行为研究

在深孔钻杆的静力学方面,白万民等[1]以钻枪为例,分析了深孔钻削时刀具的受力情况,给出了深孔钻的力学模型和求解方程,提出了一种测量和计算相结合求 解 切 削 力 分 量 的 方 法。东北大学的李琦等人[2],通过内排屑深孔钻加工过程的实验,得到了切削力的经验公式以及各段切削刃对切削变形的影响趋势基本相同的的结论。

而对于钻杆动力学行为的研究,在近几年引起了人们的关注,也逐渐成为研究的热点。其中赵武等人[3]基于 Euler 梁理论建立 BTA 钻杆的横向和轴向运动方程,计算了钻杆的固有频率,理论值和实验值一致,确定了钻杆内静态切削液、钻头,对钻杆固有频率模态的影响。胡占齐等[4]分析了深孔加工中旋转钻杆涡动问题,以非线性形式给出了钻杆旋转受力的切削液反作用力,建立了有流体力作用时钻杆运动的数学模型,分析了切削液引起的钻杆涡动和失稳的力学机制,证明了失稳的主要原因是自激。

台湾国立交通大学的秦继华教授等[5]运用 Hamilton 原理,考虑流体内切削液和轴向压力的影响,推导了分别基于 Timoshenko 和 Euler-Bernoulli 梁模型的深孔钻杆运动方程,用旋转钻杆和非旋转钻杆两种不同方式添加随机激励,研究了钻杆的动态特性,在钻杆动力学的研究中处于国际领先地位。FUJJI 和 EMA等[6 - 7]在深孔钻削时,观察到出了这种涡动行为是一种切削力和摩擦力引起的自激振动。BAYLY 等[8] 将理论分析与实验结果相比较,对钻杆系统的扭转振动进行了分析,详细地考察了刀具振颤频率的分布范围以及稳定性判据,指出深孔加工过程中钻杆系统存在明显的非线性特征。KOVAIC[9]首次建立了深孔加工钻杆系统的非线性动力学模型,采用不同的刀具前角、剪切角以及进给量对刀具颤振进行了理论.

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