高频振动钻削系统设计及其应用

学校代码：11517学号：201350616112HENANINSTITUTEOFENGINEERING毕业设计题目高频振动钻削系统设计及其应用学生姓名郭新宇专业班级机械设计制造及其自动化1321班学号2013150616112系（部）机械工程学院指导教师(职称)李鹏（讲师）完成时间2015年6月1日河南工程学院论文版权使用授权书本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名：2015年6月1日河南工程学院毕业设计原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：2015年6月1日高频振动钻削系统设计及其应用目录摘要.............................................................................................IAbstract....................................................................................II1绪论.........................................................................................11.1前言........................................................................................11.2超声波加工概述....................................................................11.2.1超声波的产生及其特性...............................................................11.2.2超声波加工原理及特点...............................................................21.3振动钻削的发展及研究状况...............................................41.3.1振动钻削技术概述.......................................................................41.3.2国内外研究现状...........................................................................51.4超声振动钻削概述...............................................................72振动钻削技术理论................................................................82.1振动钻削运动特性分析......................................................82.1.1超声振动钻削运动学分析...........................................................82.1.2振动钻削的动态角度特性.........................................................112.2振动钻削加工工艺效果分析.............................................132.2.1振动钻削能提高排屑效果的分析.............................................132.2.2振动钻削能降低表面粗糙度的分析......................................143超声振动钻削系统的设计..................................................163.1超声振动钻削系统的工作原理.........................................163.2激振装置的设计..................................................................173.2.1超声波发生器与换能器.............................................................17高频振动钻削系统设计及其应用3.2.2变幅杆的设计.............................................................................183.2.3钻头夹具的设计与连接.............................................................253.3连接部件的设计..................................................................264超声振动钻削与普通钻削的试验对比.............................304.1试验步骤..............................................................................304.2主轴转速对加工效果的影响.............................................344.3振动钻削与普通钻削的切屑比较分析.............................34结束语......................................................................................36致谢..........................................................................................37参考文献..................................................................................38高频振动钻削系统设计及其应用I高频振动钻削系统设计及其应用摘要高频振动钻削是振动切削的一个分支，与普通钻削相比具有较好的加工工艺效果，它能全面提高孔的加工质量，是现代钻削技术的一个重要的发展方向。超声振动钻削是在传统钻削的旋转加工工艺基础上结合了轴向超声振动技术所形成的新型加工工艺。它从本质上改变钻削机理，将传统钻削工艺的连续加工转化为周期性的脉冲加工，具有传统钻削难以比拟的加工工艺效果。合理选择系统的加工参数，可以显著地提高加工装置的稳定性及孔的加工质量。本文从超声振动钻削的基本原理及加工机理出发，研制一套超声振动钻削系统。关键词:高频，超声波，振动钻削，脉冲加工，加工质量高频振动钻削系统设计及其应用IIDesignandapplicationofhighfrequencydrillingsystemAbstractHighfrequencyvibrationdrillingisvibrationcuttingabranchwithordinarydrillingcomparedwithgoodeffect,processingtechnology,itcanimprovethemachiningqualityoftheholeisanimportantdevelopmentdirectionofthemoderndrillingtechnology.Theultrasonicvibrationdrillingtechnologyisamachiningtechnology,whichiscombinedrotarydrillingoftraditionalrotarydrillingprocesswithaxialultrasonicvibration.Itessentiallychangesthedrillingprocessmechanism,theconventionalcontinuousdrillingprocessistransformedintoapulsedperiodicdrillingprocessbyusingvibrationdrilling.It,smoreexcellenteffectthanconventionalcontinuousdrillingprocess.Areasonablechoiceofmachiningparametersofthesystemcansignificantlyimprovetheprocessingofdevicestabilityandholemachiningquality.Inthispaper,basedwiththebasicprincipleandthebasicmechanismofultrasonicvibrationdrillingtodesignanddevelopasetofultrasonicvibrationdrillingsystem.Keywords:Highfrequency，Ultrasonic，Vibrationdrilling，Pulseprocessing，Processingquality高频振动钻削系统设计及其应用11绪论1.1前言孔加工主要形式：机械加工和特种加工，特种加工主要包括电火花加工、激光加工等，受到客观条件限制，存在加工成本、加工效率和加工质量等问题[1]。机械加工方面，麻花钻的钻削加工是采用最广的钻孔方式。随着各种精密仪器、零件等的广泛使用，其加工精度与质量的要求越来越高，与此同时，在机械制造领域，不锈钢、钛合金和增强复合材料等各种难加工材料日益广泛地使用以及微小孔加工数量的增多，孔的加工难度不断提高，传统钻削工艺由于存在钻削力大、钻头磨损严重、排屑困难等问题已经很难满足其加工要求，存在着很大的局限性，在某些场合其加工根本无法进行。振动钻削就是在这种条件下提出，并开展研究。超声振动钻削作为振动钻削的一个分支，在对难加工材料或难加工工艺（如小直径深孔）的加工中，取得很好的效果。超声振动钻削是在普通钻削的基础上增加一个周期性的振动，使钻削过程的加工用量按某种规律变化，改变传统钻削加工方式的连续钻削机理，改善钻削效能的一种方法[1]。在振动钻削加工过程中，钻头与工件不再是普通钻削中的连续接触，而是周期性的分离与接触，这使得钻削速度的大小跟方向呈周期性变化，这使得超声振动钻削在对难加工材料或难加工工艺的加工中，都取得了传统的钻削工艺难以达到的效果，如钻削力减小、入钻精度提高、孔扩量减少、出口毛刺高度减小、钻头寿命提高等，钻削工艺得到了较大的提升，其优良的工艺效果已经得到广泛的关注。1.2超声波加工概述1.2.1超声波的产