深孔钻机床的钻削力学研究

深孔钻机床的钻削力学研究

深孔钻机床的钻削静力学是研究钻削过程力学特性的基础,过去几十年间得到了专家学者的广泛关注。Altintas[5] 以标准麻花钻为研究对象,推导了钻头切削刃微元的几何角度关系并利用直角切削到斜角切削的变换建立了麻花钻的钻削力和扭矩模型。白万民等 [6] 以钻枪为研究对象,对深孔钻削过程进行了受力分析,建立了枪钻的钻削力模型,并提出了试验和模型相结合的求解方法。李琦等 [7] 以内排屑深孔钻为研究对象,通过试验方法建立了钻削力的经验公式,试验表明各段切削刃对切屑变形的影响趋势基本相同。除钻削静力学的研究外,钻削动力学也是近年来深孔加工领域的研究热点之一。朱林等 [8] 通过钻削试验,根据钻削过程模型和试验数据分析了影响钻削稳定性的因素,在此基础上改进了深孔钻的结构设计,提高了钻削的稳定性。常豆豆 [9] 以 BTA 系统为研究对象,分析了钻削过程中由于速度和位移反馈引起的切削颤振现象,建立了 BTA 钻横向、轴向、扭转方向的动力学模型及动态钻削力模型。Perng等 [10] 根据 Hamilton 原理,考虑切削液和轴向压力的影响,分别推导了基于 Timoshenko 和 Eule-Bemoulli 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。Ahmadi 等 [11] 研究了钻杆不同方向的稳定性,建立了通用的钻削过程稳定性模型,并采用磨损刀具的钻削试验验证了模型的准确性。许多研究表明,深孔钻削过程中,钻杆系统存在明显的非线性特征,针对这一问题,Kovacic[12] 建立了深孔钻削钻杆系统的非线性动力学模型,并采用不同的刀具前角、剪切角以及进给量对钻削颤振机理进行了较全面的理论分析。因钻头的几何特点、钻削加工的封闭性以及钻削过程切屑和热效应影响,钻削相对于铣削、车削等切削过程更为复杂。目前针对钻削力学的研究中,大多以试验和数值模拟作为研究手段,得到的模型和结论主要依靠经验,缺乏对钻削机理的透彻理解,相关理论尚不完善。但这些研究对于了解钻削过程,改进钻削系统、钻削刀具钻削工艺,以及优化钻削参数具有指导。

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