复杂螺旋面钻尖刃磨原理及刃磨技术的研究

论文摘要

钻削在金属切削中应用很广,孔加工是最常用的材料切除方法之一。根据行业不同,其工序量达总加工工序量的20%-40%,所以,钻削加工技术一直是机械加工领域倍受人们研究的重要课题。常用的钻头是锥面麻花钻,但这种钻尖后刀面的加工机床刃磨运动关系较复杂,不便于准确控制钻尖的几何参数。本课题研究复杂螺旋面钻尖刃磨原理及刃磨技术,这种钻头刃磨时的运动关系简单,能够精确地控制刃磨参数。论文着重在以下几方面进行研究：（1）钻头及其刃磨技术的发展历程。评述几种常用钻尖后刀面的刃磨方法,提出研究螺旋面钻头的必要性和可行性研究。（2）钻尖是钻头承担切削的最重要部分,对钻头的研究主要是对钻尖的研究。针对常用钻头所存在的问题,从钻尖刃磨原理及其运动关系的分析入手,建立了钻头后刀面及前刀面的数学模型。（3）分析刃磨参数与钻头的几何参数的关系。（4）对复杂螺旋面钻尖的几何参数进行了分析,建立了一系列的几何参数的数学模型,从理论上分析了螺旋面钻尖的几何角度分布的合理性,这有助于对钻尖的参数进行分析和精确的控制。（5）实验分析。把根据本课题原理刃磨出的复杂螺旋面钻尖与其他钻尖一并应用到钻削实验中,通过改变刃磨参数,进行对比实验,同时对不同钻尖的钻削力及钻削质量进行分析。实验表明：复杂螺旋面钻尖与普通麻花钻钻尖相比,复杂螺旋面钻尖在靠近钻心处有较大的后角,并使横刃为“S”形,因此定心好,切入稳定,钻削轴向力小,具有比较好的排屑能力,并且所钻孔径与钻头的直径很接近,钻孔质量较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钻孔加工的特点
• 1.2 研究的主要领域和技术问题
• 1.3 钻头数学模型与几何设计研究
• 1.3.1 钻头的数学模型
• 1.3.2 钻头的结构优化
• 1.3.3 螺旋沟槽截形和加工工具截形的计算
• 1.3.4 关于群钻与微型钻头的研究
• 1.4 钻削力建模的研究
• 1.4.1 钻削力建模的历史
• 1.4.2 钻削力建模的发展
• 1.4.3 钻削力建模方法
• 1.5 钻尖刃磨的发展趋势
• 1.6 本研究的目的、意义与课题来源
• 1.7 本章小结
• 第二章 钻头的几种常见的刃磨方法
• 2.1 平面刃磨法
• 2.1.1 平面刃磨法运动分析
• 2.1.2 平面后刀面数学模型
• 2.2 锥面刃磨法
• 2.2.1 锥面刃磨法原理
• 2.2.2 锥面刃磨运动分析
• 2.3 普通螺旋面刃磨法
• 2.3.1 螺旋面钻尖的特点
• 2.3.2 螺旋面刃磨法原理
• 2.4 刃磨法比较
• 2.5 本章小结
• 第三章 复杂螺旋面钻尖刃磨原理及数学模型
• 3.1 复杂螺旋面钻尖的刃磨原理
• 3.2 后刀面的数学模型
• 3.3 前刀面的数学模型
• 3.4 钻尖主切削刃的数学模型
• 3.5 钻尖横刃的数学模型
• 3.6 本章小结
• 第四章 结构参数与刃磨参数的关系
• 4.1 丛的几何学及其在射影平面上的映射
• 4.1.1 映射方法
• 4.2 空间平面与直线在射影平面上的像及其间的几何关系
• 4.2.1 平面的像点
• 4.2.2 直线的像线
• 4.2.3 平面与直线之间的结合关系与正交关系
• 4.2.4 平面和直线的齐次坐标
• 4.2.5 射影平面上的距离和角度
• 4.3 前刀面的像点
• 4.4 后刀面的像点
• 4.5 主刃的像
• 4.6 钻心尖处横刃的像
• 4.7 横刃、工作正交平面、工作切削平面和工作基面的像
• 4.8 结构参数与刃磨参数的关系
• 4.8.1 半顶角φ
• 4.8.2 横刃斜角ψ
• fc'>4.8.3 结构圆周后角α_fc
• h'>4.8.4 尾隙角α_h
• 4.8.5 刃磨参数的求解
• 4.9 横刃的工作前角、工作后角、工作刃倾角和工作偏角
• 4.10 主刃的工作前角、工作后角、工作刃倾角和工作偏角
• 4.11 Matlab结构参数与刃磨参数的仿真
• 4.12 本章小结
• 第五章 钻削实验
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验测定原理及实验装置
• 5.3 实验结果分析及讨论
• 5.3.1 实验中钻削力的变化分析
• 5.3.2 实验数据的测定及比较
• 5.4 两种钻头钻削力比较
• 5.5 孔加工精度比较
• 5.6 实验数据处理
• f与钻削力的关系'>5.6.1 机床主轴转速n、进给速度v_f与钻削力的关系
• 5.6.2 进给量f、切削速度v与钻削力的关系
• 5.7 孔质量的比较
• 5.8 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢