基于自导向机理的深孔轴线偏斜研究

作     者：李鹏飞 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：庞俊忠

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：深孔 轴线偏斜 自导向 弹塑性 钻杆弯曲 

摘      要：在现代深孔加工领域,高精密、高质量深孔的加工越来越多,其中存在一个重大问题始终困扰着深孔加工制造业——深孔钻削中孔轴线的偏斜。影响深孔轴线偏斜的因素有很多,如导向条几何及位置参数、刀片几何参数、钻杆弯曲等,但最终都是通过作用在导向副上来施加影响。因此,基于自导向副的作用机理,建立一个研究深孔轴线偏斜的数学模型,对于研究深孔偏斜理论以及指导切削加工具有现实意义。自导向,指深孔刀具不借助外加导向定位装置,仅依靠自身的导向副就可实现切削过程中的导向效应。本文基于自导向原理分析导向副的受力状态,建立了导向副的力学模型,基于该模型提出了研究导向副受力状态的等效载荷理论,并对其理论载荷形式进行了分析。基于弹塑性变形理论和Hertz接触理论,引入实际接触宽度系数,初步建立了研究自导向深孔刀具轴线偏斜的数学模型。其次,开展深孔加工切削实验,将根据轴线偏斜模型计算出的不同载荷形势下的理论偏斜量与实际偏斜数据进行对比,从而验证理论模型的可靠性,并确定实际切削加工过程中导向副的工作状态。然后,基于已验证的轴线偏斜理论模型,分别研究导向条滞后量对于导向副变形量、轴线偏斜的影响,以及导向条长度、工件材料对于轴线偏斜的影响,得出了具有指导意义的结论。最后,分析了刀头与钻杆轴线方向的力学联系,对钻杆弯曲产生的径向分力进行了象限划分及限定讨论,进而建立了研究钻杆弯曲对轴线偏斜影响的数学模型,并根据上述模型,研究了钻杆弯曲对于各导向条偏斜量和轴线总偏斜量的影响。