正交试验设计的硬钢群钻几何参数优化分析.pdf

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1、现代制造工程2010年第7期制造技术／工艺装备正交试验设计的硬钢群钻几何参数优化分析胡思节1，胡鑫1，蒋小兵2(1湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心，长沙410082；2湖南大学深圳研究院，深圳518057)摘要：针对硬钢材料硬度高、强度大和导热性差等材料特性，通过正交试验设计法进行群钻基础钻削试验，分析和研究外刃顶角2p、后角a自和尖宽b。三种钻尖参数对钻头寿命的影响，并进行方差分析及显著性检验，然后对研究结果进行单因素分析验证。其结果表明：在三种钻尖参数中，外刃顶角对群钻钻头寿命起决定性作用；通过相关优化分析获得了在硬钢材料钻削中，群钻钻尖的最优几何参数。关

2、键词：群钻；几何参数；硬钢；正交试验设计中图分类号：TG713文献标识码：A文章编号：1671---3133(2010)07--0060--04OptimizationanalysisofCMFD’SgeometricalparametersfordrillinghardenedsteelbasedonorthogonaldesignofexperimentsHUSi-jiel，HUXinl，JIANGXiao—bin92(1NationalEngineeringandTechnologyResearchCenterforHighEfficiencyGrindin

3、g，HunanUniversity，Changsha410082，China；2ShenzhenResearchInstitute，HunanUniversity，Shenzhen518057，Guangdong，China)Abstract：Accordingtothematerialperformanceofhardsteel’shiishhardness．heavyintensityandlowheatconductivitybyusingtheorthogonalexperimentmethod，theinfluenceofthreekindsgeomet

4、ricMparameters：topangle，chiseledge，reliefansleonthedrillslifew鹪discussed，andthetestofsignificanceandvarianceanalysisforitwerealsoanMy趾d，equation，furthermoretIIesin-sle—elementtestsweredone．TheresetsindicatethattopanOeisthedecisiveparametertotIledriuslife；withcorrelativeanalysisonthere

5、sultsfromthetest，theoptimalsetofgeometricalparametervalueswasdiscovered．Keywords：ChineseMulti-FacetDriU(CMFD)；geometricalparameter；hardenedsteel；orthogonaldesignofexperiments0引言硬钢是指经过热处理后，其硬度达到50HRC以上，或在零件表面经过渗氰化、镀铬具有表面硬化层的一般结构钢，或者弹簧钢和工具钢以及其他逆磁钢、轴承钢、耐热钢和特种钢等材料。这种材料硬度高、强度大，在宇航制造业、原子能工业

6、、兵器工业、化学工业及现代机械工业中得到广泛应用。但硬钢材料脆性大，导热性差，切削加工性差，属于难切削加工材料¨J。钻削加工是机械加工中比重最大的工序，占35％以上；钻削加工也是最复杂的机械加工方法之一[2J。由于目前通用麻花钻的切削性能并不理想，国内外专家一直致力于钻头结构参数的改进和钻削过程的研究，以改善其切削性能。“群钻”最早是由倪志福于1953年发明的。它是将标准麻花钻的切削部分磨出两条对称的月牙槽，形60成圆弧刃，并在横刃和钻心处经修磨构成两条内直刃，形成“三尖七刃”钻型的钻头。群钻改善了标准麻花钻的不利条件，寿命比标准麻花钻提高3—5倍，生产率提高3倍

7、以上。五十多年来，群钻钻型在实践中有五次较大的演进、扩展，现已形成一套能钻削各种材料的钻型∞J。但群钻钻型的每次变化，都是为适应当时某一特定加工条件的客观需要，有其优点，又存在着一定的局限性。随着加工材料日益多样化，各类材料的性能及加工特性千差万别，孔加工的要求相应变化，促使群钻钻型也必须变革。本文针对硬钢材料的特性，利用正交设计法进行一些基础的钻削试验，并对结果进行方差分析和显著性检验；研究外刃顶角、后角和尖宽等钻尖参数对钻头磨损的影响规律，并对研究结果进行验证性试验。根据试验结果分析，得出最优钻型几何参数组合，从而为提高硬钢群钻的使用寿命提供试验依据。制造技术

8、／工艺装备