针对镍基合金单刃钻孔作业的实况分析
2022年06月30日 10:16点击：149来源：沈阳天乙新数控机械有限公司>>进入该公司展台
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*振动技术隔绝，测量采用加速接收器进行（图2）。
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*振动技术隔绝，测量采用加速接收器进行（图2）。
关键词：加工中心
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