振动钻削对改善深孔加工质量因素的分析

杜振东

摘 要：深孔加工在金属的切削之中是一个非常有难度的问题.其切削技术的精确性一直很难达到加工标准。因此本文在震动钻削研究的理论根基上，对震动钻削的流程和钻削结果进行简单的分析研究，较完整的简述了振动钻削提升加工质量的因素。如振动钻削提升加工品质是由于其拥有下面因素的有利影响：较好的断屑和排屑的效果，足够的光滑，对积屑的清理及对已经完成孔壁的反复抛光效用等，经过本次切削实践，探究了切屑状态改变与切削数据之间的联系，概括出断屑的最好切削前提。

关键词：振动钻削；深孔加工；精确度

1 振动钻削原理及实验

振动切削的原理即是在原来的加工流程中人为地给设备及零件以合适的方向、一定震动数及震动幅度的能够控制振动，让切削加工按照一定的固定方式进行加工，在切削的同时不断的震动，构成一种实质上与从前切削方式不一样的创新型的切削方法，实质上属于脉冲切削。其独有的特色是：① 瞬间对产品切削的速度极快。② 机床上的刀具与加工件的接触不是固定不变的，而是根据要求不断改变的。

试验是在传统车床更改形成的深孔鉆床上研究观察的。激振器固定在设备的任务台上，机床振动的频数是通过直流电动机进行调整的，在0～l00Hz的范围内能够顺畅频数，激振振幅是通过双偏心轮进行调整，在0～0.5rnm 之间能够不分级别的调整幅度，所使用机床的钻头是7.9mm的在钻内内排废屑的深孔型钻头，所使用的刀具是YT798，试验品是14mm×130mm 的铁制品，生产中激振的振动幅度为0.07mm，激振的震动频数为95Hz，出入量为0.008mm/r，主轴的旋转速度为1250r/min，使用5#机械润滑油油对其冷处理和润滑，其设备的油压为4MPa。

2 试验结果

使用TR240便携式粗糙程度仪器对此设备加工零件的粗糙程度进行测量。显而易见，振动钻削加工方式加工的零件孔壁粗糙程度 （Ra=0.837μm）要明显好于传统钻削工艺下生产出的孔壁粗糙程度 （ Ra一般在5μm以上），甚至加工出来的效果可以与磨削相媲美。此种孔壁粗糙度的加工是由于振动钻削工艺可以完美地处理掉或减弱干扰孔壁粗糙程度的各种影响。整个加工流程中振动钻削工艺拥有的较好的断屑和排屑作用、充足的润滑作用、对切削时所产生震动现象的减弱。

3 分析原因

3.1 良好的断屑和排屑

在低频轴向情况下钻孔的时候，钻头一边钻入同时进行特定的轴向振动。在切削的时候，是依据刀具的振动状况的原因，平均地划分出零件上将要切削部分的程度，而且将此部分有节奏地改变成切屑。

1） 切屑状态的经常改变有助于断屑的形成。在切削的时候，振动切屑状况上与振动有关的纹路有关，因此决定切屑程度改变，切屑程度的改变。可以看出，在其它生产状况一样的情况下，振动切削可以将其打断，从而形成断屑的现象。

2） 刀具顺着轴向进行一定的振动有助于断屑的产生。因为钻头的出入量特别小，在刀具在轴向上的振动幅度多于出入量时，就出现了分离切削的情况，切屑同时就自然而然的被切断。

因而在加工中产生的小碎屑就很容易的快速的清除出去，以此将振动钻削的断屑和排屑状况都比传统钻削有了较多程度的改善。振动钻削不仅改善了钻尖对零件的破坏情况，而且改善了设备自切屑时可能出现的堵塞现象，减弱了由于设备切屑而在零件上产生的划痕。

3.2 充分润滑

传统钻削的加工过程是接连不断的，经常是在道具面上构成一个高温高压状况的区域，但对于降温这是一个不容易进入的区域，因而仅能通过冷却液的毛细特性进入该区域，对设备上该区域的降温效果相当不好。因而，若需要改善增加冷却液的降温状况，重点在于让冷却液可以快速较多地进入到切削区的区域。

通常情况下冷却液到达切加工区域的路线有四种。而振动钻削工艺就能够将冷却液的功效得进行最大程度的彰显，因为振动钻削工艺不是连续进行的，在刀具与零件分开的时候，此时加工的部位就产生间断的真空，同时真空有泵吸的特点，冷却液就可以从周围到达加工区，达到完全的冷却的作用。润滑冷却液由于真空特性快速的从A方向的路线到达加工区，包裹住新产生的新生面；（1）增强了旁边进入包裹住的新产生的面；（2）提升了侧面进入的效果；（3）在刀具在和零件分开时，刀具后面与已经生产的零件的面之间的正压力会减弱，从而将提升冷却液以B线路到达加工区的效果。在设备刀头切进时，冷却液又受到刀头的推压，从而瞬间产生高压的环境，使冷却液达到设备与零件加工部位的接触面，达到降温和润滑效果。因而振动钻削工艺极强地改善了生产中的磨损问题，排除了对生产零件面的损伤，有助于提升零件孔壁的光滑度。

3.3 不产生积屑瘤和鳞刺

传统的钻削情况下，积屑瘤和鳞刺的产生是减小零件面粗糙程度的两种影响因素。积屑瘤的产生是在其聚集高度与刀前面的温度和压力存在着紧密联系，是加工中由于温度和压力的原因，切屑底面与前刀面产生冷焊的原因。鳞刺而是复在已经生产零件面上的积屑瘤碎屑，并且与切屑底面金属停滞状况有巨大的关系。而使用振动钻削工艺时，因为振动可以减弱其摩擦程度，而且减弱加工时的扭矩，因此减弱了其摩擦问题，还减弱了加工零件的弹塑性形态。切削产生的力和切削产生的热两者通过脉冲的形态表现出来，从而将由于切削加工而产生的热量控制在合理的状态。若设备切屑时其温度降低，其加工处就机会不可能出现冷焊的现象，因此完全打破了出现积屑瘤的环境。就算存一些可能出现积屑瘤的机会，但是设备刀具离开零件加工处时，其由于加工产生的碎屑达不到冷焊的时间，就已经完成了加工。此种摩擦力的减弱和刀具与切屑的不连续接触，从而让切屑不可以在设备刀面上暂停，形成切屑面金属碎屑的冷焊，因此更加不会形成鳞刺。

参考文献：

[1]王粟.振动钻削工艺参数研究[J].木材加工机械，2016（04）.

[2]杜宇波.低频回转振动钻削切削力分析[J].机械科学与技术，2010（10）.