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孔加工是最常用的材料切除方法之一,根据行业的不同,其工序量达总加工工序量的20~40%。所以,钻削加工技术(钻头、制造钻头的工艺及设备、钻削机理与钻削工艺)一直是机械加工领域倍受人们研究的重要课题。
麻花钻作为一种形状复杂的孔加工刀具,自它诞生以来的百余年中,尽管结构形状变化不大,但由于制造麻花钻的材料不断改进,尤其是高速钢麻花钻的出现,使它成为实心工件孔加工应用最广的刀具。
传统的麻花钻的几何形状存在着很多缺点,这些缺陷常使麻花钻磨损快,严重影响着钻孔效率与已加工表面质量。因此,对麻花钻结构参数的研究越来越受到大家的重视;传统的麻花钻修磨靠手工刃磨,难度大,精度差,而机械刃磨又缺乏充分的理论指导,在数学模型的研究及建立方面还不是很充分,所以限制了它的发展速度。因此,研究麻花钻的结构参数及刃磨方法,并基于模型和MATLAB软件平台,利用参数化建模仿真出钻尖后刀面,然后从中获取后刀面相关参数的数值,利用三维造型软件完成整个麻花钻钻尖的仿真将对麻花钻的刃磨技术的改进具有重要的意义。本文的主要内容如下:
首先,根据螺旋面钻尖的刃磨原理,建立螺旋面后刀面、前刀面、主切削刃和横刃等的数学模型,并推导刃磨参数与设计参数的关系式,确定刃磨参数的求解过程及其他主要结构参数的求解方法。
其次,在给定合理后角、合理横刃斜角的情况下,通过回溯法优化确定刃磨参数,并利用MATLAB软件对其参数求解过程编制程序、进行仿真。同样,利用MATLAB软件完成参数化用户界面设计(GUI),并进行后刀面的仿真,用软件Pro/e完成整个钻尖的三维造型。
最后,通过钻削试验测试螺旋面钻尖的切削效率,对修磨后的麻花钻进行角度测量,并对其与理论值进行合理比较。通过试验分析麻花钻切削时的受力状态,并进行仿真。