《微小孔旋转超声轴向振动钻削技术研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微小孔旋转超声轴向振动钻削技术研究（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、四川大学 硕士学位论文 微小孔旋转超声轴向振动钻削技术研究 姓名：何朝晖 申请学位级别：硕士 专业：机械工程 指导教师：殷国富;王宝瑞 20040512 V6 5 4 3 33 微小孔旋转超声轴向振动钻削技术研究 机械工程 研究生何朝晖指导教师殷国富王宝瑞 微小孔旋转超声轴向振动钻削加工技术是将微细钻头的旋转切削 和超声轴向振动两种运动形式相结合的一种新颖的钻削加工方法，该 方法从根本上改变了钻入机理，使普通钻削的连续切削过程转变为断 续的脉冲式切削过程，已在微小孔精密加工实践中表现出普通钻削无 法比拟的工艺效果，可显著提高产品的加工质量和效率。本文主要针 对精密物理实验用难加工材料上的微小孔
2、的精密加工问题，从而对微 小孔旋转超声轴向振动钻削技术展开了一些研究。 1 ) 基于高频振动切削原理，研制了一套结构简单、可移植的微小 孔旋转超声轴向振动钻削装置。该装罱主要由超声波发生器、半波长 声学系统、旋转关节以及工具系统四大组件构成。研制完毕后对该装 置进行了集成调试和性能测量，其中调试内容主要包括各组件的独立 调试以及系统的集成调试，性能测量主要涉及声学系统谐振频率及其 输出端振幅的测量。 2 ) 综合利用有限元软件A N S Y S 中的模态分析、瞬态动力学分析 以及静态分析技术对微细钻头钻入力学特性进行了深入地分析，比较 研究了普通钻削加工和超声轴向振动钻削加工的钻入特性差异。并
3、基 于微细钻头钻入动力学模型，利用数学处理软件M a t l a b 定性地分析了 振动及切削参数对微小孔钻入定心精度的影响。上述分析为装置的性 能改善以及微小孔振动钻削工艺实验奠定了一定的理论基础。 3 ) 利用所研制的微小孔旋转超声轴向振动钻削装置，并以加工中 心U C P 7 1 0 为基础平台进行了振动钻削和普通钻削的对比实验。初步 实验结果表明：旋转超声轴向振动钻削装置频率跟踪良好、振速稳定， 可显著改善加工精度和表面质量，同时可改善切削条件，例如降低钻 削力、减小切削热、消除或抑制切削振动，提高钻头耐用度。 尽管初步实验已显示出旋转超声轴向振动钻削技术的良好工艺效 果，但要将其应用
4、于生产实际，还需进行大量的实验研究，以进一步 优化工艺参数和获得更好的加工效果。 关键词：微小孔旋转超声振动钻削精密加工钻入定心精度 S t u d yo nT e c h n o l o g yo fR o t a r yU 1tr as o n i cL o n g it u d ir l a l V i b r a t i o nD r i l l i n gf o rM i c r oH o l e s M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g G r a d u a t e ：H eZ h a o h u i S u p e r v i s o
5、 r ：Y i n gG u o f u a n d W a n g B a o r u i T h e r o t a r yu l t r a s o n icl o n g i t u d i h a l v ib r a t i o n d r i l l i n g t e c h n o l o g y isaD e w t y p e o fm a c h i n i n gm e t h o df o rm i c r oh o l e s ， w h ic hisc o m b i n e dr o t a r yc u t t i n gm o v e m e n to f
6、m i c r od r i l lw i t h u l t r a s o n icl o n g i t u d i n a lv i b r a t io n I ts h o w st h a tt h en e wm e t h o d c h a n g e st h ec u t t i n gm e c h a n i s mi nt h ec o u r s eo fd r i l l e n t r ya n d t h ec o n v e n t i o n a lc o n t i n u o u sc u t t i n gp r o c e s sist r a
7、 n s f o r m e di n t o a p u ls e d d is c o n t i R U O U S C u t t i n gp r o c e S Sb yu s i n g v ib r a t io R d r i l l i n g T h er o t a r yu l t r a s o n i cl o n g i t u d i n a lv i b r a t i o nd r i l l i n g t e c h n o l o g yh a sm o r ee x c e l le n tt e c h n o l o g ye f f e c
8、tt h a n c o m m o n m e t h o d si nm i c r oh 0 1 e sp r e c i s i o nm a c h i n i n ga r e a s ，c a nr e m a r k a b l Y i m p r o v em a c h i n i n gq u a l i t Ya n de f f ic i e n c y S o m er e s e a r c hh a sb e e n e a r r ie do u to i 3 r o t a r y u l t r a s o n i c l o n g i t u d i
9、n a l v i b r a t i o n d r i l l i n gt e c h n o lo g yi no r d e rt os o l v et h ed i f f i c u l t i e st h a t is t h e p r e c i s i O Rm a c h i n i n go fm i c r oh o Ie si ns o m em a t e l - i a l sh a r d t ob em a c h i n e d F i r s t l Y ，b a s e do nh i g hf r e q u e n c Yv i b r a
10、t i o nc u t t i n gt h e o r i e s ar o t a r yu l t r a s o n i cv ib r a t i o nL o n g i t u d i n a l d r i l l i n gd e v i c ef o r m ic r oh o l e sh a sh e e n d e v e l o p e d ， w h ic hi s s i m p l e a n d t r a n s p l a n t a b l ei ns t r u c t u r e T h ed e v i c ei n c l u d e sf
11、o u rm o d u l e s w h i c ha r eu l t l - a s o n i c g e n e r a t o r ，h a l fw a v ev i b r a t i o ns y s t e m ， r o t a r yj o J n ts u b a s s e m b l Ya n dt o o ls y s t e m A f t e rd e v e lo p i n gt h e d e v ic e ，w eg oo nt od oi n t e g r a t io ed e b u ga n dp e r f o r m a n c em
12、 e a s u r e ， D e b u gw o r kisc o n c e r n e dw i t hi n d i v i d u a ld e b u go fe a c ho fm e d u l e a n d i n t e g r a t i v ed e b u go f t h ed e v i c e P e r f o r m a n e em e a s u r eis c o n c e r e e dw i t hv i b r a t io nf r e a u e n c Ya n da m p l i t u d eo fh a l fw a v e
13、 a C O U S t i C Ss y s t e l l S e c o n d l Y ，t h ed y n a m i cb e h a v i o ro fm i c r od r 儿lis d e e p lY s t u d i e do nu s i n gm o d a la n a l y s is ，t r a n s i e n td y n a m i ca n a l y s isa n d s t a t i c a n a l y s i s t e c h n o l o g y i nf i n i t ee l e m e n ts o f t w a
14、 r e T h e d r i l l 一e n t r Y c h a r a c t e r is t i cd i f f e r e n c eb e t w e e nc o n v e n t i o n a l d r 儿l i n ga n dr o t a r yu l t r a s o n i cv i b r a t i o nd r i l l i n gi sc o m p a r e d B a s e do nd y n a m i cm o d e lo fm ic r od r i l l T h ee f f e c t so fv i b r a t
15、i o n p a r a m e t e r s a n d c u t t i n gp a r a m e t e r s o n d r i l l e n t r ys p o t t i n g a c c u r a c Y is a n a l y z e db yu s i n gm a t h e m a t i c sc o m p u t i n gs o f t w a r e A b o v e - m e n t i o n e da n a l y s e si nt b isp a p e rl a yat h e o r e t ic a lb a s i
16、s f o ri m p r o v i n gp e r f o r m a n c eo ft h ed e v i c ea n dd o i n gt e c h n 0 1 0 9 ic e x p e r l m e n t so fv i b r a t i o nd r i l l i n g F i n a l l Y ，h a s e d o nm a c h i n i n g e e n t e rn a m e d U C P 7 1 0 ， p r e li m i n a r ye x p e r i m e e t s b e t w e e nc o n v e n t i o n a ld r i l l i n ga n d v ib r a t i o nd r i l li n ga r ec a r r i e do u t b Yu s i n gd e v e l o p e dr e t a r y u l t r a s o n i cv i b r a t i o nd r i l
