麻花鉆是最主要的孔加工刀具,它是一種雙螺旋槽的復(fù)雜刀具,其主要切削性能(如加工質(zhì)量、加工效率以及刀具耐用度等)與其幾何參數(shù)是密切相關(guān)的。因此,人們一直致力于鉆頭的改進(jìn)和鉆削過程的研究?!堵榛ㄣ@及其成形方法》系統(tǒng)地闡述了麻花鉆的基本結(jié)構(gòu)、幾何角度及其常用刀具材料;在研究標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆溝槽的成形方法和麻花鉆后刀面的成形方法的基礎(chǔ)上,提出了利用電火花線切割機(jī)床成形麻花鉆后刀面的方法,介紹了其成形原理和成形裝置,并進(jìn)行了線切割法試驗(yàn)研究;結(jié)合切削加工的仿真研究,詳細(xì)介紹了麻花鉆的三維實(shí)體建模方法、鉆削過程的有限元仿真與分析方法,并通過鉆削試驗(yàn),研究鉆削加工條件的合理選擇和鉆尖幾何參數(shù)的合理選擇。
第1章麻花鉆的基本結(jié)構(gòu)
第2章麻花鉆的鉆削原理
第3章標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的成形
第4章麻花鉆的數(shù)學(xué)模型
第5章電火花線切割成形麻花鉆后刀面
第6章麻花鉆的三維實(shí)體建模
第7章麻花鉆的鉆削仿真與試驗(yàn)研究
用過的鉆頭要觀察鉆頭兩主切削刃的磨損情況,如兩側(cè)磨損程度不一樣,說明磨損大的一側(cè)比另一側(cè)稍高。修磨時(shí)應(yīng)注意多磨一點(diǎn)。砂輪旋轉(zhuǎn)要平穩(wěn),圓周面要平整,跳動(dòng)量大必須修整。當(dāng)鉆頭外側(cè)棱邊磨損,應(yīng)磨掉已經(jīng)變鈍的...
只有在刃磨前擺放好位置,才能為下一步的“磨好”打?qū)嵒A(chǔ),這一步相當(dāng)重要。教師在示范過程中,可根據(jù)實(shí)踐中總結(jié)出來的方法和技巧用通俗易懂的口訣的形式解釋和示范,學(xué)生往往聽得明白、看得明白,容易掌握。示范時(shí)...
只有在刃磨前擺放好位置,才能為下一步的“磨好”打?qū)嵒A(chǔ),這一步相當(dāng)重要。教師在示范過程中,可根據(jù)實(shí)踐中總結(jié)出來的方法和技巧用通俗易懂的口訣的形式解釋和示范,學(xué)生往往聽得明白、看得明白,容易掌握。示范時(shí)...
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美標(biāo)直柄麻花鉆
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認(rèn)識(shí)麻花鉆及鉆孔
針對(duì)麻花鉆錐面后刀面刃磨裝置的復(fù)雜性以及現(xiàn)有砂輪刃磨存在的問題,基于麻花鉆后刀面刃磨理論的研究成果,提出了一種新的麻花鉆錐面后刀面刃磨方法—數(shù)控電火花線切割刃磨方法,即用線切割成形代替砂輪刃磨。研究了麻花鉆錐面后刀面線切割的成形原理,建立了麻花鉆線切割成形方法的數(shù)學(xué)模型;確定了成形裝置的運(yùn)動(dòng)方案和裝置的二維三維模型圖,最終設(shè)計(jì)了成形加工裝置的數(shù)字樣機(jī)模型,并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真分析,確定了運(yùn)動(dòng)方案的可行性;進(jìn)行了模擬線切割試驗(yàn),分析了電參數(shù)對(duì)成形過程的影響,選擇了合適的電參數(shù)。此裝置可以實(shí)現(xiàn)后刀面刃磨,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于操作,克服砂輪刃磨易燒傷等缺陷,對(duì)超硬材料麻花鉆錐面后刀面刃磨加工具有重要的研究意義。
成果內(nèi)容提要:
主要觀點(diǎn):在現(xiàn)代制造業(yè)中,麻花鉆是應(yīng)用最為廣泛的孔加工刀具,尤其在以汽車與航空等孔加工占重要比重的制造業(yè)中。在鉆削過程中,后刀面的磨損最為嚴(yán)重,后刀面的合理刃磨直接影響加工質(zhì)量、效率以及麻花鉆本身的使用壽命。目前常用的麻花鉆后刀面刃磨方法有錐面刃磨法、螺旋面刃磨法等,但是都存在著刃磨參數(shù)多、刃磨機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題,并且采用砂輪刃磨,存在鉆頭易燒傷、小尺寸鉆頭不易刃磨等問題。
電火花放電加工是利用電極和工件之間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的熱能,熔化或氣化工件材料,從而實(shí)現(xiàn)材料蝕除的加工方法。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)電火花放電加工刀具技術(shù)開展了大量試驗(yàn)研究,特別是對(duì)特殊刀具材料,例如聚晶金剛石(PCD)、絕緣工程陶瓷等,其中英國(guó)伯明翰大學(xué)的T.B.Thoe等人的研究成果較具代表性。也研制設(shè)計(jì)了許多采用電火花線切割工藝刃磨刀具的裝置,例如國(guó)產(chǎn)CNC100型電火花磨削機(jī)以及英國(guó)Engis公司的Microspa系列,英國(guó)Vectaspark公司的Vectaspark300電加工磨床等,利用這些裝置即能提高加工效率也可以獲得較好刃口質(zhì)量。電火花加工作為一種特種加工方法,可以進(jìn)行各種難加工材料的加工,具有無切削力、排屑方便,且加工余量小,加工精度高,生產(chǎn)周期短,制造成本低等突出優(yōu)勢(shì),因此得到廣泛的應(yīng)用。
采用電火花線切割成形 (WEDM)加工的方法,刃磨錐面后刀面麻花鉆,取代砂輪刃磨,設(shè)計(jì)新型后刀面刃磨裝置,加工時(shí),只需將該裝置放置到現(xiàn)有的線切割機(jī)床上,進(jìn)行試切定位,線切割機(jī)床的電極絲以一定的角度姿態(tài)擺放,參數(shù)調(diào)整及加工運(yùn)動(dòng)由該裝置實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)麻花鉆后刀面成形原理,為形成錐面后刀面,即麻花鉆的后角、橫刃斜角等幾何參數(shù),需要實(shí)現(xiàn)4個(gè)成形參數(shù)的調(diào)整,即砂輪刃磨時(shí)的刃磨參數(shù),分別是錐頂半角δ(后刀面所在錐面的半錐角)、軸間角θ(后刀面錐面軸線與麻花鉆軸線夾角)、錐頂距A(后刀面錐頂?shù)铰榛ㄣ@軸線距離)、偏距e(后刀面錐面軸線與麻花鉆軸線間距離),且δ與θ之和為麻花鉆頂角的一半。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆,其頂角為118°,則成形參數(shù)可簡(jiǎn)化為A、e、δ。由于需要調(diào)整的參數(shù)比較多,加工的空間錐面所需的機(jī)床運(yùn)動(dòng)很復(fù)雜,需要多軸加工??紤]到線切割機(jī)床的加工特點(diǎn)、裝置的簡(jiǎn)化程度以及參數(shù)之間的影響,把刃磨參數(shù)進(jìn)行分配,調(diào)整電極絲的傾斜角度,與Z軸保持δ的角度,其余參數(shù)均由成形裝置進(jìn)行調(diào)整,這樣既可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的調(diào)整,簡(jiǎn)化加工裝置,還能保證加工精度。
創(chuàng)新點(diǎn):麻花鉆錐面后刀面的成形,利用電火花線切割代替砂輪刃磨,解決了原有的刃磨參數(shù)多,刃磨機(jī)構(gòu)復(fù)雜、鉆頭易燒傷等問題,同時(shí)提高了麻花鉆后刀面的成形效率和質(zhì)量。
實(shí)踐意義:影響線切割加工材料表面質(zhì)量和切割速度的主要電參數(shù)有脈沖電壓、脈沖寬度、脈沖間隙等,切割不同的材料,所選擇的電參數(shù)也不同。麻花鉆的材料有高速鋼、硬質(zhì)合金等。模擬麻花鉆錐面后刀面線切割成形裝置的切割過程,采用DK7732型中快走絲電火花線切割機(jī)床,研究脈沖電壓和脈沖寬度對(duì)后刀面加工表面質(zhì)量和切割速度的影響,選擇合適的電參數(shù),得到符合要求的后刀面加工質(zhì)量和切割速度,這對(duì)超硬材料麻花鉆錐面后刀面刃磨加工具有重要的研究意義。
玻璃的成形方法有:吹制法(空心玻璃等)、壓制法(煙缸、水杯等)、壓延法(壓花玻璃等)、澆鑄法(光學(xué)玻璃等)、拉制法(平板玻璃、玻璃管等)、離心法(玻璃棉等)、燒結(jié)法(泡沫玻璃、工藝玻璃等)、噴吹法(玻璃徽珠等)、浮法(平板玻璃等)、焊接法(儀器玻璃等)等。
上述成形方法,按照制品形狀產(chǎn)生的方法,可分為有模成形和無模成形兩大類,有模成形又分為單側(cè)模(吹制、離心成形)和雙側(cè)模(壓制成形)。
真空成形方法主要有凹模真空成形、凸模真空成形、凹凸模先后抽真空成形、吹泡真空成形、輔助凸模真空成形和帶有氣體緩沖裝置的真空成形等方法 。
凹模真空成形是最常用的真空成形方法,如圖1所示。把板(片)材四周固定并密封在模腔的上方,加熱器將板(片)材加熱至軟化 [ 見圖1中(a)] ,然后將型腔內(nèi)的空氣抽出形成真空,使板(片)材在大氣壓力下貼緊模具型腔而成形[ 見圖1中(b)],當(dāng)塑件冷卻定型后,再由下方抽氣孔通入壓縮空氣將成形后的制品吹出 [ 見圖1中(c)]。
凹模真空成形適用于深度不大的制品,若制品深度過大,塑料板(片)材伸長(zhǎng)過大將造成底部太薄,凹模真空成形制品的外觀尺寸精度高。
如圖2所示,塑料板(片)材被夾緊框夾緊在凸模上方,加熱至軟化[見圖2中(a)]。接著夾緊框下移,軟化的塑料板(片)材像帳篷一樣覆蓋在凸模上,即被冷卻而失去減薄能力[見圖2中(b)]。然后將板(片)材與凸模之間的空氣抽出形成真空,塑料板(片)材邊緣及四周緊貼在凸模上減薄而成形[見圖2中(c)]。凸模真空成形法成形的制品,內(nèi)形尺寸精度高,底部較厚不減薄。
凸模真空成形多用于有凸起形狀的薄壁塑件,成形塑件的內(nèi)表面尺寸精度較高。
凸凹模先后抽真空成形如圖3所示。首先把塑料板緊固在凹模上加熱,如圖3中(a)所示。軟化后將加熱器移開,然后通過凸模吹入壓縮空氣,而凹模抽真空使塑料板鼓起,如圖3中(b)所示。最后凸模向下插入鼓起的塑料板中并且抽真空,同時(shí)向凹模內(nèi)通人壓縮空氣,使塑料板貼附在凸模的外表面而成形,如圖3中(c)所示。
這種成形方法,由于將軟化了的塑料板吹鼓,使板材延伸后再成形,故壁厚比較均勻,可用于成形深型腔塑件。
有些要求壁厚大致均勻的吸塑件,也可以用吹泡真空成形,模具結(jié)構(gòu)如圖4所示。用置于密閉箱中的凸模成形。首先將片材加熱,如圖4中(a)所示。然后向密閉箱內(nèi)送人壓縮空氣,把片材向外吹漲,再將凸模升起,與片材之間形成密閉狀態(tài),如圖4中(b)所示。最后由凸模上的氣孔抽真空,利用外面的大氣壓力使它成形,如圖4中(c)所示。
這種成形方法是預(yù)先把片材各部同時(shí)減薄,使最后成形時(shí)塑件的厚度大體一致。
輔助凸模真空成形分為下向真空成形和上向真空成形。
下向真空成形如圖5所示,首先將同定于凹模的塑料板加熱至軟化狀態(tài),如圖5中(a)所示。接著移開加熱器,用輔助凸模將塑料板推下,使凹模里的空氣被壓縮,軟化的塑料板由于輔助凸模的推力和型腔內(nèi)封閉的空氣移動(dòng)而延伸,如圖5中(b)所示,然后凹模抽真空成形。
上向真空成形如圖6所示,上向真空成形的優(yōu)點(diǎn)是在成形時(shí)材料先不接觸凹模,材料加熱后膨脹懸垂,如圖6中(a)所示。此時(shí)輔助凸模向上升起,把片材在沒有凹模的狀態(tài)下拉成初型,這樣可以使片材的厚度變化更趨于均勻,如圖6中(b)所示。如果使用下向真空成形,則片材首先接觸凹模,接觸處被冷卻,厚度不再變化,成形效果較差。
單純靠抽真空和大氣壓力使片材成形,由于各部分的變形率不同而引起塑件壁厚的不均勻。當(dāng)璧厚過于薄時(shí),塑件往往易破而失去使用價(jià)值,采用輔助凸模真空成形,可使塑件底部及隅角部的減薄得到改善,如圖7中(a)所示,未經(jīng)拉深的吸塑,其底部及隅角部明顯減薄。如圖7中(b)所示,為輔助凸模真空成形,底部及隅角部的減薄得以改善。
當(dāng)型坯厚度大于5mm時(shí)。應(yīng)采用輔助凸模真空成形。不同成形方法塑件的厚度誤差如圖8所示。
如圖9所示。這是柱塞和壓縮空氣并用的形式。把塑料板加熱后和框架一起輕輕地壓向凹模,然后向凹模腔內(nèi)吹入壓縮空氣,把加熱的塑料板吹鼓,多余的氣體從板材和凹模的縫隙中逸出,同時(shí)從板材上面通過輔助凸模的孔吹出已加熱的空氣,這時(shí)板材就處于兩個(gè)空氣緩沖層之間,如圖9中(a)、(b)所示,輔助凸模逐漸下降,如圖9中(c)、(d)所示。最后輔助凸模內(nèi)停止吹入壓縮空氣,凹模抽真空,使塑料板貼附在凹模型腔上成形,同時(shí)輔助凸模升起,如圖9中(e)所示。這種方法成形的塑件壁厚較均勻,并且可以成形較深的塑件 。