变速振动减振钻床的改造设计.pdf

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1、DesignandResearch设计与研究变速振动减振钻床的改造设计王道林(南京工业职业技术学院机械工程系，江苏南京210046)摘要：依据钻孔质量问题产生原因的分析，利用变速切削技术和振动钻削理论，设计了一种变速振动减振钻床。实践证明，采用该钻床加工，可以大大提高孔的加工质量。关键词：变速切削振动减振钻床创新设计中图分类号：TG506．5文献标识码：BTransformationdesignofdrillingmachinebyvariablespeedandvibrationreductionW

2、ANGDaolin(DepartmentofMechanicalEngineering，NanjingInstituteofIndustryTechnology，Nanjing210046，CHN)Abstract：Accordingtotheanalysisofthecausesfortheproblemsofthedrillingquality，byusingvariablespeedcuttingtechnologyandadvancedtheoryofvibrationdrilling，anv

3、ibrationreductiondrillingmachinebyvariablespeedwasdeveloped．Theexperimentalresultshowsthatthenewdrillingmachinecangreatlyimprovetheholeprocessingquality．Keywords：VariableSpeedCutting；VibrationReduction；DrillingMachine；InnovationDesign随着机械行业的快速发展，对机械零件加工

4、质量形成了诸如再生型颤振理论、振动耦合理论等多种颤的要求越来越高，就机械零件常见的加工表面而言，外振激励机理，但不管是哪一种颤振形成方式，其产生圆和平面的加工相对比较容易保证加工质量，而在钻与存在都是与能量密切相关的。床上钻削加工的孔经常会出现孔径扩大、精度降低、表假设在一个振动周期内，加工系统阻尼消耗的能面粗糙度值增大等质量问题，使孔的加工质量达不到量为E，切削反馈向系统输入的能量为，，则有△=要求或者加工效率降低，尤其是深孑L加工质量更难保E一E，。若AE>0，即系统阻尼消耗的能量大于反馈向证。其

5、中非常重要的原因之一是孔加工的径向切削颤系统输入的能量时，系统的振幅将不断减小，不会发生振引起的，孔加工的径向切削颤振问题一直是困扰孔切削颤振；反之，若△E≤0，加工系统能够维持不衰减的加工质量和加工效率的主要障碍，严重时甚至导致的振动，这时必然产生切削颤振。加工无法继续进行⋯。为此，采用变速切削技术，对振动钻削变速切削过程中的能量条件，如图1所钻床进行改进设计，通过附加于钻床主轴上的凸轮机示。它表示的是切削动刚度圆与机床结构动刚构，使钻头获得一个强制的轴向振动，切削速度以一定度曲线存在交点A、日时的

6、情况，A、表示颤振存的振动波形在某一振幅范围内作周期性变化，以达到在与否的界限点。当选用的主轴转速n，使切削动刚减小钻头的径向切削颤振之目的，从而保证零件孔的度点正好处在AB劣弧上时，△E≤0成立，加工系统加工质量。才能维持不衰减的振动；而如果调整主轴转速n使点处于AB优弧上时，则由于AE>0，振动将随时间衰1振动钻削变速减振机理减。由此可知，振动变速切削减振的实质，就是通过连为了解振动钻削变速减振机理，首先必须了解切续改变主轴转速，使切削系统的动刚度点发生变化，能削颤振产生的原因。目前，国内外对颤振

7、的认识基本够在AB劣弧和优弧之间往复转变，从而使AE产生有上是一致的，即把金属切削过程中刀具与工件之间频利于抑制切削颤振的变化效果。率很高的强烈的相对振动这种自激振动称为颤振，并江苏省自然科学基金(BK2009039)；江苏省精密制造工程技术研究开发中心开放基金项目(ZK11—0l一09)；南京工业职业技术学院科研基金重大项目一．设计与研究ignandResearch制可控硅调速装置自动实现J。2．2凸轮机构设计轴向振动钻削加工技术是将钻头的旋转切削和轴向振动两种运动形式相结合的一种新颖的钻削方法，从

8、根本上改变了钻削机理，使普通钻削的连续切削过程转变为断续的脉冲式切削过程。当振动参数(振动频率和振幅)、进给量和主轴变速参数等选择合理时，能够显著提高产品的加工质量和效率。图l振动一周内能量输出、输入关系钻床主轴轴向振动通过附加于钻床主轴的凸轮机构实现。凸轮机构南外接直流电动机控制作等速转动2变速振动减振钻床结构设计时，凸轮曲线轮廓通过与钻床主轴的平底接触，迫使钻床主轴连同安装在主轴上的钻头作一定振幅和频率的变速振动减振钻床是以丽水机床厂现有产品轴向往复