深孔振动钻削装置的设计-开题报告

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1、中北大学毕业设计开题报告学生姓名：学号：学院、系：机械工程与自动化学院机械工程系专业：机械设计制造及其自动化设计题目：深孔振动钻削装置的设计指导教师:讲师2011年3月25日毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、本课题研究的目的和意义机加工工艺中的深孔，通常是指长度大于直径5倍以上的孔，深孔加工技术产生于对枪炮管的制造过程。其加工存在三大问题：1.深孔加工时，孔的轴线易歪斜，这是因为深孔刀具细长，刚性差，强度低，在加工时容易引偏和振动。2.刀具的散热条件差，切削温度升高会使刀具的耐用度降

2、低。3.切屑排除困难，不仅会划伤已加工表面，严重时还会引起刀具的崩刃至折断。而且深孔加工的效率和质量一直低于其它方面的金属切削加工。经过近一个世纪的努力，深孔加工已达到了较高的水平，特别是深孔加工与新的加工技术结合，预示着很好的发展前景。振动切削的实质就是在传统的切削过程中给刀具或工件附加某种有规律的振动，使切削速度、进给量、切削深度按一定规律变化。振动切削改变了工件与刀具之间的时间与空间的分配，从而改变了切削加工机理，达到了减小切削力和切削热并且提高加工质量和效率的目的。由于切削速度的变化和加速度的出现，使得振动切削具有许多优点，特别是在难加工材料

3、和普通材料的难加工工序加工中，都收到了极其出色的效果。振动切削相比于传统切削的特点：1）切削力大大减小。2）切削温度明显降低。3）切削液的作用得到了充分发挥。4）可提高刀具使用寿命。5）可控制切屑的形状和大小，改善排屑状况。6）提高加工精度和表面质量。7）可提高已加工表面的耐磨性和耐蚀性。二、国内外深孔振动切削发展情况1970年代中期，在人们发现了振动钻削具有的一些优良工艺效果之后，为了寻求科学的支持，国内外一些学者开始从理论上对振动钻削的机理与特性进行探索，至今40年来，主要对振动钻削的“钻头刚性化效果”理论，动态角度理论，振动断屑理论，脉冲能量和

4、应力集中理论等进行了分析研究。振动切削按振动频率fx分为高频振动切削和低频振动切削两种。振动频率在200Hz以下的振动切削称为低频振动切削，低频振动切削的振动主要靠机械装置来实现。高频振动切削是指振动频率在16kHz以上，利用超声波发生器、换能器、变幅杆来实现的。由于fx≈10kHz的振动会产生可听见的噪声，一般不予采用。通常高频振动切削也被称为超声波振动切削。振动切削按振动的能源分为强迫振动装置和自激振动装置。自激振动切削是利用切削过程中产生的振动进行切削的。强迫振动切削是利用专门设置的振动装置，使刀具或工件产生某种有规律的可控振动进行切削的方法。

5、1958年，美国学者研制了安装在自动车床上用凸轮控制的机械式轴向振动装置，后来日本学者研制了一种特殊万向节式的轴向振动钻削装置。八十年代初，薛万夫教授研制了利用直流调速电机驱动偏心凸轮旋转，并推动滚子使刀具产生轴向振动的装置。总的来说，目前机械振动装置多数采用偏心机构实现钻头或工作台的振动。这种装置输出功率大，结构简单，便于调整振动参数，振动机构刚度大，负载能力强，但由于机构存在偏心质量，振动频率受到限制，通常不大于200Hz。1979年，日本学者岸本等人研制出了安装在立铣上的电液伺服阀控制油缸的振动钻削装置。后来，足力胜重和前苏联的科学家也相继开发

6、了与此类似的液压振动钻削装置。液压振动钻削装置的输出功率较大，负载能力较强，适用于钻削大直径孔和深孔，但由于增加了液压系统，成本较高，液压油的体积弹性模量较小，所以反应迟钝，因此频率不大于200Hz。液压振动钻削装置又可分为机械一液压式和电气一液压式。机械一液压式振动装置的振动频率较低，一般不超过60Hz。在电气一液压式装置中，控制滑阀的运动是由电气一机械装置带动的，在保持足够大振幅情况下，可以得到更高的振动频率。1988年，哈尔滨工业大学刘华明教授用电磁铁改造研制了电磁振动钻削工作台，用220伏交流电经调压变压器为电磁铁提供激振能量。这种装置结构简

7、单，振动频率较高，频率与振幅负载特性较好，常用于对小孔的加工。电磁振动装置的核心是电磁激振器，振动能量来源于铁心对衔铁的在不闭合状态下的磁场吸力，可以通过改变励磁电压的方式来控制振幅输出，但由于磁隙的刚度相对较小，衔铁上负载的变化对衔铁振幅的影响较大，钻头与工件接触后，振幅明显减小，所以电磁振动装置的负载能力较差，效率较低。1997年由原吉林工业大学高印寒教授研制开发出永磁振动钻削装置能够产生复合振动。由于振源能量来自于永磁体的磁能，使整个振动装置具有操作方便，无发热的特点。2007年，中北大学研究生韩旭在毕业论文中详细介绍了深孔加工低频振动钻削，并

8、用自行设计制造的钻削系统和钻头进行了深孔钻削实验，效果良好，可以推广到其他小深孔钻削。该钻削系统使用内排屑深