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针对镍基合金单刃钻孔作业的实况分析

信息来源:cncbuy.com  时间:2011-12-12  浏览次数:1206

    在采用单刃钻具对镍基合金进行深孔钻削作业时,刀具振动现象会带来很大的影响。这种动态载荷的结果将是钻孔的质量差和刀具的使用寿命短。因此,本文将首先会介绍有关单刃钻孔实况振动分析测量的方法,然后对单刃钻具的自有模型研究中的试验结果作一个比较和探讨。
    在采用单刃钻具对镍基合金进行深钻孔时,刀具振动会造成很大的麻烦。在V型切削槽上,瘦长的成型和抗弯刚性降低,这些都会对深孔刀具在钻孔过程中的稳定性造成不良的影响。耐热性强的镍基合金的难切削性能,可使刀刃受到额外的强大机械载荷。这种动态载荷所带来的结果便是钻孔的质量变差,刀具的使用寿命缩短。为了避免将来作业地不稳定(例如采用Adaptive Control),首先需要对单刃钻具在钻孔作业过程中的振动状态作一个了解。这里需要对外部所引发的振动和所出现的自振动进行区分。对此,下面将对单刃钻孔实况振动分析的测量方法作一个介绍,并对单刃钻具的自有模型研究中的试验结果作一个比较和探讨。
    实况振动分析的目的在于,要对钻孔过程中单刃钻具上所出现的振动进行辨析。Braunschweig技术大学机床与加工技术学院(IWF)所进行的试验采用了两种不同的测量方法和测量装置。首先,要在钻孔过程中采用Kistler公司9272型四元测力计测出力的信号来源,做一个振动技术试验。通过FFT分析,将时间范围上所测得的力信号转化到频率范围。此外,为了在整个钻孔过程中实现不同的实况分析,把钻孔过程划分为三个阶段,即钻进、钻穿和退回。通过这种方式,可以准确地测量和划分出各个钻孔阶段的振动特征。
    加工中心的单刃钻孔通常在钻进时采取由工件上的先导孔进行导向,但为了在试验中对钻孔阶段进行必要的区分,则在开始钻进时,在工件的前方设置一块钢板,由此来引导单刃钻具进入孔内。在带有导向孔的钢板和工件之间有一个1~2mm的空间,从振动的角度把两个区域隔离开。为了避免摩擦力和钻孔过程中过多地提高单刃钻具的导向稳定性,采用了直径比钻头大0.1mm的导向孔。此外,导向孔的两侧设有筋模,以便在钻孔过程中只与单刃钻具发生线接触,而不发生面接触。通过振动技术角度的脱钩,可以把作用在带有导向孔钢板上的极小工作力和钻矩传递到基座上,而不传导到测力计上(图1)。上部振动的质量(工件和测力计)与单刃钻具的质量相比要大许多。由此可以在作业过程中避免外部引起的振动。
    对测量信号的接收是直接通过工件后面的测力计进行的,而非在切削作业影响点的附近。较高的系统质量无疑会导致较高的系统阻尼,即按照这种方式所测得的过程振动总体上会比较低。为了避免这种频率漂移的现象应尽可能地直接在作用点上进行测量,实现了第二种试验,即在起钻、钻穿和退回的整个过程中,对单刃钻头作了几乎与环境的完全振动技术隔绝,测量采用加速接收器进行(图2)。
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