振动钻削有效减小深孔加工中的孔心偏斜误差

时间：2008年09月21日浏览：762次收藏分享：

1.引言

　　孔心偏斜是深孔加工中难以避免的技术难题^［1］。由于各种原因，如刀杆支承偏斜、导向套偏斜、切削力不对称等均会使钻头产生初始偏斜量，且这一偏斜量将随着钻孔深度的增加而不断增大，最终导致钻头的钻进方向越来越偏离工件旋转轴线，严重时会使钻头从被加工零件的侧壁钻出，造成加工事故。虽然目前已有不少用于深孔加工的纠偏措施^［2,3］，但应用较多的方法还是在钻削完成后根据偏斜量的大小，以孔心线为基准重新车削工件外圆，以达到纠偏的目的。但这种纠偏方法的使用范围有限，且不能从根本上消除偏斜扩大现象。
　　试验研究和加工实践表明，振动钻削是一种可显著提高深孔加工质量的新型工艺方法^［4］。振动钻削与普通钻削的区别在于钻削过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对振动，从而改变钻削机理，提高钻削质量。振动钻削可使孔心偏斜现象明显改善，不少文献对其作用机理进行了探讨。文献［5］认为，钻头高频振动的“静止化效果”和“刚性化效果”的综合作用可有效抑制钻孔偏斜，从而提高钻孔的直线度。但由于在低频区间振动的钻头的“静止化效果”和“刚性化效果”很弱，因此上述理论具有一定局限性。本文在文献［6］的研究成果基础上，考虑到振动钻削的脉冲切削特性，探讨了振动钻削减小孔心偏斜的内在机理，并通过振动钻削试验对理论推导结果进行了验证。

2.钻削加工孔心偏斜的机理分析

　　(1)普通钻削的孔心偏斜量
　　在图1所示的深孔加工系统中，钻头的初始偏斜量对孔心偏斜起着重要作用，由于初始偏斜量的存在，钻头轴线相对于工件旋转轴线产生偏斜，且偏斜量随着钻削深度的增加而逐渐扩大，钻头轴线轨迹也越来越远离理论钻削轴线。通过对钻削过程进行简化，建立钻削入钻阶段力学模型如图2所示。