焊接硬质合金枪钻钻削45钢的力学模型研究

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1、柴油机设计与制造Design&ManufactureofDieselEngine2013年第4期第19卷(总第145期)doi：10．396％．issn．1671-0614．2013．04．009焊接硬质合金枪钻钻削45钢的力学模型研究贾文幸(上海大学机电工程与自动化学院，上海200072)摘要研究了硬质合金枪钻钻削45钢的力学模型。通过对硬质合金枪钻主切削刃、导向支撑面、间隙面上的受力进行积分，借鉴特殊的能量模型并考虑了枪钻的几何结构参数、切削参数及工件的材料性能，建立了枪钻的力学模型。切削实验数据显示，枪钻所受力和力矩会随着切

2、削进给的增加以及切削速度的降低而增加。关键词：焊接硬质合金枪钻力学模型切削实验TheForceSystemoftheWeldingCarbideGunDrilltoCut45SteelJiaWenxing(SchoolofMechatronicsEngineeringandAutomation，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China)Abstract：Thispaperfocusedontheforcesystemoftheweldingcarbidegundrilltocut45stee1

3、．Acarbidegundrillforcesystemhadbeenestablishedbytheintegrationofforcesonthemaincuttingedge，wearpadandouterdiameter(OD)relief,andthemechanicalequilibriumequations，applyingspecificenergymodelandconsideringthegeometryparameters，machiningparametersandmaterialproperties．Th

4、ecuttingexperimentdatarevealedthattheforceandtorqueincreasedwiththecuttingfeedascendingandthecuttingspeeddescending．Keywords：weldingcarbidegundrill，forcesystem，cuttingexperiment1引言切削参数是影响切削质量的重要因素。适当选在100年前，枪钻最初用于钻削枪管【lI。如今，择速度、进给速率以及钻头的几何形状可以优化金广泛应用于汽车行业的整体硬质合金枪钻，在钻削

5、属切削率和孔的质量【l3】。同时，实际孔径可能会随较深且精密的发动机曲轴孔时有比较好的性能『21。着切削速度和进给率的增大而增大Il41。自准直原理研究钻削力学特f生的常见方法有有限元分析和实验已被应用于测量深孔的圆度、圆柱度和直线度。测量。Strenkowski用有限元方法分析了麻花钻钻削钻削过程中的动态特性及其对钻削质量的影响也已过程中的钻削力和扭矩[31。同时，Griffiths在不同进经被研究[1618】。给的条件下，测量了BTA钻头切削刃和支撑面的总而言之，由于新的测量方法以及在钻孔过程力【4l。Jung建立了一种枪钻的

6、受力模型，考虑了支中的各种力的新模型的采用，使得对于磨损机理及撑面的角度和侧面间隙对切削力的影响，推导出了其影响因素的研究取得了很大的进展。但考虑切屑力矩与轴向力公式，并利用了校准能量模型分析计形成，切削参数与加工质量之间的关系等，复杂的算了主切削刃上的力圈。枪钻的寿命以及孑L加工的磨损机理需要更多的相关研究。本文致力于建立一质量取决于刀具磨损、断屑和排屑I6]，Obikawa17-81、个钻削的力学模型。Hossainy[9]、Wamecket01、Yen[11]以及Lit等人已经2力学模型对此做了研究。一般枪钻钻头的结构如图1

7、所示。z轴沿枪钻轴来稿日期：2013—09—16作者简介：贾文幸(1989一)，男，硕士研究生，主要研究方向为制造工艺与刀具。线指向钻尖，轴在前刀面上垂直于轴线指向侧刃lY方向并通过钻尖，y轴与轴、形成右手坐标系。平面型后刀面枪钻的刃部一般由五个平面组～旋转方向成，分别是：外刃第一后刀面．s外刃第二后刀面Js钻尖后刀面s、内刃后刀面．s和导流面．s。单¨¨一—卜-一■一一一边切削刃被钻尖A划分为外切削刃(简称外刃)和内切削刃(简称内刃)，其中A点为钻尖、0点为几／

8、＼何中心、C点为钻沟底点(图1b1。图1指出了枪钻的几何参数：(1

9、)钻尖整体参数：枪钻直径d、钻沟底偏心距e、钻尖偏心距s；(2)外刃隙力后刀面参数：外刃锋角、外刃第一后角OL外刃第二后角。：和外刃第一后刀面宽度；(3)内刃后刀面参数：内刃锋角、内刃后角OL；(4)刀尖后刀面参数：刀尖后角；(5)走油面参数：走流