針對鎳基合金單刃鉆孔作業的實況分析
2022年06月30日 10:16點擊：219來源：沈陽天乙新數控機械有限公司>>進入該公司展臺
在采用單刃鉆具對鎳基合金進行深孔鉆削作業時，刀具振動現象會帶來很大的影響。這種動態載荷的結果將是鉆孔的質量差和刀具的使用壽命短。因此，本文將首先會介紹有關單刃鉆孔實況振動分析測量的方法，然后對單刃鉆具的自有模型研究中的試驗結果作一個比較和探討。
在采用單刃鉆具對鎳基合金進行深鉆孔時，刀具振動會造成很大的麻煩。在V型切削槽上，瘦長的成型和抗彎剛性降低，這些都會對深孔刀具在鉆孔過程中的穩定性造成不良的影響。耐熱性強的鎳基合金的難切削性能，可使刀刃受到額外的強大機械載荷。這種動態載荷所帶來的結果便是鉆孔的質量變差，刀具的使用壽命縮短。為了避免將來作業地不穩定（例如采用Adaptive Control），首先需要對單刃鉆具在鉆孔作業過程中的振動狀態作一個了解。這里需要對外部所引發的振動和所出現的自振動進行區分。對此，下面將對單刃鉆孔實況振動分析的測量方法作一個介紹，并對單刃鉆具的自有模型研究中的試驗結果作一個比較和探討。
實況振動分析的目的在于，要對鉆孔過程中單刃鉆具上所出現的振動進行辨析。Braunschweig技術大學機床與加工技術學院（IWF）所進行的試驗采用了兩種不同的測量方法和測量裝置。首先，要在鉆孔過程中采用Kistler公司9272型四元測力計測出力的信號來源，做一個振動技術試驗。通過FFT分析，將時間范圍上所測得的力信號轉化到頻率范圍。此外，為了在整個鉆孔過程中實現不同的實況分析，把鉆孔過程劃分為三個階段，即鉆進、鉆穿和退回。通過這種方式，可以準確地測量和劃分出各個鉆孔階段的振動特征。
加工中心的單刃鉆孔通常在鉆進時采取由工件上的先導孔進行導向，但為了在試驗中對鉆孔階段進行必要的區分，則在開始鉆進時，在工件的前方設置一塊鋼板，由此來引導單刃鉆具進入孔內。在帶有導向孔的鋼板和工件之間有一個1~2mm的空間，從振動的角度把兩個區域隔離開。為了避免摩擦力和鉆孔過程中過多地提高單刃鉆具的導向穩定性，采用了直徑比鉆頭大0.1mm的導向孔。此外，導向孔的兩側設有筋模，以便在鉆孔過程中只與單刃鉆具發生線接觸，而不發生面接觸。通過振動技術角度的脫鉤，可以把作用在帶有導向孔鋼板上的極小工作力和鉆矩傳遞到基座上，而不傳導到測力計上（圖1）。上部振動的質量（工件和測力計）與單刃鉆具的質量相比要大許多。由此可以在作業過程中避免外部引起的振動。
對測量信號的接收是直接通過工件后面的測力計進行的，而非在切削作業影響點的附近。較高的系統質量無疑會導致較高的系統阻尼，即按照這種方式所測得的過程振動總體上會比較低。為了避免這種頻率漂移的現象應盡可能地直接在作用點上進行測量，實現了第二種試驗，即在起鉆、鉆穿和退回的整個過程中，對單刃鉆頭作了幾乎與環境的*振動技術隔絕，測量采用加速接收器進行（圖2）。
在采用單刃鉆具對鎳基合金進行深鉆孔時，刀具振動會造成很大的麻煩。在V型切削槽上，瘦長的成型和抗彎剛性降低，這些都會對深孔刀具在鉆孔過程中的穩定性造成不良的影響。耐熱性強的鎳基合金的難切削性能，可使刀刃受到額外的強大機械載荷。這種動態載荷所帶來的結果便是鉆孔的質量變差，刀具的使用壽命縮短。為了避免將來作業地不穩定（例如采用Adaptive Control），首先需要對單刃鉆具在鉆孔作業過程中的振動狀態作一個了解。這里需要對外部所引發的振動和所出現的自振動進行區分。對此，下面將對單刃鉆孔實況振動分析的測量方法作一個介紹，并對單刃鉆具的自有模型研究中的試驗結果作一個比較和探討。
實況振動分析的目的在于，要對鉆孔過程中單刃鉆具上所出現的振動進行辨析。Braunschweig技術大學機床與加工技術學院（IWF）所進行的試驗采用了兩種不同的測量方法和測量裝置。首先，要在鉆孔過程中采用Kistler公司9272型四元測力計測出力的信號來源，做一個振動技術試驗。通過FFT分析，將時間范圍上所測得的力信號轉化到頻率范圍。此外，為了在整個鉆孔過程中實現不同的實況分析，把鉆孔過程劃分為三個階段，即鉆進、鉆穿和退回。通過這種方式，可以準確地測量和劃分出各個鉆孔階段的振動特征。
加工中心的單刃鉆孔通常在鉆進時采取由工件上的先導孔進行導向，但為了在試驗中對鉆孔階段進行必要的區分，則在開始鉆進時，在工件的前方設置一塊鋼板，由此來引導單刃鉆具進入孔內。在帶有導向孔的鋼板和工件之間有一個1~2mm的空間，從振動的角度把兩個區域隔離開。為了避免摩擦力和鉆孔過程中過多地提高單刃鉆具的導向穩定性，采用了直徑比鉆頭大0.1mm的導向孔。此外，導向孔的兩側設有筋模，以便在鉆孔過程中只與單刃鉆具發生線接觸，而不發生面接觸。通過振動技術角度的脫鉤，可以把作用在帶有導向孔鋼板上的極小工作力和鉆矩傳遞到基座上，而不傳導到測力計上（圖1）。上部振動的質量（工件和測力計）與單刃鉆具的質量相比要大許多。由此可以在作業過程中避免外部引起的振動。
對測量信號的接收是直接通過工件后面的測力計進行的，而非在切削作業影響點的附近。較高的系統質量無疑會導致較高的系統阻尼，即按照這種方式所測得的過程振動總體上會比較低。為了避免這種頻率漂移的現象應盡可能地直接在作用點上進行測量，實現了第二種試驗，即在起鉆、鉆穿和退回的整個過程中，對單刃鉆頭作了幾乎與環境的*振動技術隔絕，測量采用加速接收器進行（圖2）。
關鍵詞：加工中心
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