　　　孔加工是金属切削加工中最常用的加工工艺。据统计,孔加工的金属切除量约占切削加工总金属切除量的1/3,钻头的产量约占刀具总产量的60%。目前用于加工微小孔的工艺方法虽然较多,但应用最广泛、生产实用性最强的仍是采用麻花钻钻削加工。随着对孔加工质量和效率的要求不断提高,传统的钻削工艺已显示出极大的局限性,而近年来迅速发展的振动钻削工艺则日益显示出其独特的优势及广阔的应用前景。本文主要介绍了振动钻削，振动钻削是振动切削的一个分支，它与普通钻削的区别在于钻孔过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。振动方式主要有三种,即轴向振动、扭转振动和复合振动。

　　　本文讲述了如何匹配加工参数来实现精密深孔的加工，并设计了扭振发生装置，综合分析了振动钻削的工艺效果。低频振动切削技术目前已应用于孔加工(包括钻、扩、铰、锁、攻丝等)和外圆车削加工等领域，解决实际生产中诸如切屑处理、改善切削加工性、提高加工质量、延长刀具寿命等问题，理论上也获得了许多发展。

关键词：麻花钻；振动钻削；振动装置；低频振动

摘要IV

AbstractV

目录VI

1 绪论1

1.1 振动钻削技术的发展历史1

1.2 振动钻削的工艺效果2

1.3 振动钻削的应用前景及前沿课题4

2 振动钻削的原理7

2.1 振动钻削的机理7

2.2 振动钻削系统的稳定性与振幅损失8

2.2.1 振动钻削时的切削力9

2.2.2 振动钻削系统的稳定性10

2.2.3 产生横向摆振与钻杆弯曲振动的原因12

2.2.4 振幅损失13

3 深孔加工的高效解决方案14

3.1 深孔加工14

4 装置设计16

4.1 装置总体方案16

4.2 电机的选择18

4.3 带传动设计20

4.3.1 确定计算功率Pca20

4.3.2 选择带型20

4.3.3 确定带轮的基准直径20

4.3.4 确定中心距a和带的基准长度Ld21

4.3.5 验算主动轮上的包角α121

4.3.6 确定带的根数Z21

4.3.7 确定带的预紧力F022

4.3.8 计算带传动作用在轴上的力（简称压轴力）Fp22

4.3.9 V带轮设计22

4.3.10 V带传动的张紧装置23

4.4 偏心轴及其附件设计.24

4.4.1 轴承的选用26

4.4.2 轴承底座27

4.4.3 端盖和透盖28

4.4.4 偏心销钉29

4.5 主轴及其附件设计29

4.5.1 主轴29

4.5.2 弹性夹头30

4.5.3 轴承的选用31

4.5.4 轴承座32

4.5.5 夹紧螺母32

4.5.6 轴承盖33

4.5.7 摆杆33

4.6 底板设计33

5 致谢35

参考文献36

1 绪论

1.1 振动钻削技术的发展历史

　　　据统计，孔加工是金属切削加工中最重要的工序之一。约占所有金属切削加工工序的 33%。我国每年生产钻头用的高速钢消耗量约占刀具生产中高速钢消耗总量的70%。可见，在机械加工中孔加工占有很重要的地位，尤其是航空、航天、汽车、电子和计算机等行业，孔加工更显示出其得天独厚的地位。例如，一架波音747约有200万个连接孔，机械连接工作量（不包括总装）约占机械加工工作量的20%。

　　　随着现代化进程的不断推进，高科技产品层出不穷，孔加工的数量与日俱增!孔加工的地位也在不断地上升。同时对孔加工质量的要求也越来越高，这无疑给孔加工带来巨大挑战。目前用来加工微小孔的方法很多，但在国内外应用最广泛、生产实用性最强的要数麻花钻的钻削加工。然而!以往的大量实验结果证明，普通钻削很难承担起这一历史使命，非传统的振动钻削新工艺越来越显示出其独特的优势。目前用于加工微小孔的工艺方法虽然较多,但应用最广泛、生产实用性最强的仍是采用麻花钻钻削加工。随着对孔加工质量和效率的要求不断提高,传统的钻削工艺已显示出极大的局限性,而近年来迅速发展的振动钻削工艺则日益显示出其独特的优势及广阔的应用前景。振动钻削是振动切削的一个分支,它与普通钻削的区别在于钻孔过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。振动方式主要有三种,即轴向振动(振动方向与钻头轴线方向相同)、扭转振动(振动方向与钻头旋转方向相同)和复合振动(轴向振动与扭转振动迭加)。其中,轴向振动易于实现,工艺效果良好,在振动钻削中占主导地位。振动的激励方式主要有超声波振动、机械振动、液压振动和电磁振动。其中,超声波振动的频率通常在以上,所以也称为高频振动钻削;其它三种振动方式的频率一般为几百赫兹,故称为低频振动钻削。振动钻削改变了传统钻削的切削机理。在振动钻削过程中,当主切削刃与工件不分离(不分离型振动钻削)时,切削速度、切削方向等参数产生周期性变化;当主切削刃与工件时切离(分离型振动钻削)时,切削过程变成脉冲式的断续切削。当振动参数(振动频率和振幅)、进给量、主轴转速等选择合理时,可明显提高钻入定位精度及孔的尺寸精度、圆度和表面质量,减小出口毛刺,降低切削力和切削温度,延长钻头寿命。振动钻削良好的工艺效果已引起国内外研究者的普遍关注,自1954年日本宇都宫大学的隈部淳一郎教授提出振动钻削理论以来,各国学者对振动钻削进行了大量理论研究及实验分析,取得了许多有价值的研究成果,其中一些成果已逐步应用于加工领域。2 振动钻削的原理

2.1 振动钻削的机理

振动切削是在普通切削过程中给刀具或工件人为地加上某种有规律的、可控的振动,从而形成在机理上不同于普通切削的切削方法.振动切削按振动频率,可分为高频振动切削超声振动切削和低频振动切削 .实践证明,不论是高频还是低频振动切削,只要振动参数和切削用量选择得当,都能产生普通切削所无法比拟的切削效果,如改善难加工材料的可加工性,可靠地断屑、排屑,显著减小切削力,降低切削温度,降低表面粗糙度,提高切削液的使用效果,从而大大地提高刀具的耐用度.尤其在难加工材料和精密零件的加工中,振动切削已成为一种不可忽视的加工方法.用麻花钻进行振动切削时,振动形式有扭振主切削方向上的振动、轴向振动进给方向上的振动和复合振动同时进行扭振和轴向振动。

钻削精密深孔扭振发生装置的设计.gif

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