宣布时间：2020-11-13点击：2547
摘要：在无氧铜 (TU1)深孔钻削中，断屑、排屑一直是加工中的难点。为解决这一问题，接纳正交实验设计要领进行无氧铜?18 mm 深孔钻削试验，研究断屑槽、主轴转速和冷却液流量对切屑形态的影响纪律。通太过析发明，断屑槽的巨细是影响断屑的主要因素，主轴转速和冷却液流量影响相对较��；无氧铜深孔钻削的***佳工艺参数为钻头断屑槽R=0.9 mm，主轴转速n=255 r/min，冷却液流量Q=90 L/min。
要害词：无氧铜；深孔；钻削；断屑槽
一、引言
随着科技水平和工业技术的不绝提高，无氧铜质料以其纯度高、导电、导热性能良好等优越的电学性能，在航空、航天、武器以及原子能等工业领域获得了广泛应用[1]。同时，无氧铜具有硬度低、塑性变形大、弹性模量小、热膨胀系数大等特点[2]，导致无氧铜在加工历程中一直保存难以有效断屑等难题，如何解决无氧铜机械加工历程中断屑困难的问题是首要任务。无氧铜的深孔加工相关于其他加工要领越发困难，主要由于加工历程中爆发的切削热不易散去，易造成刀具爆发粘接磨损。其***大的加工难点是无法实现有效地断屑，造成堵屑，导致深孔钻崩坏扭断，严重影响内孔加工质量。常用的深孔加工要领中，枪钻钻杆截面呈 V型，排屑通道狭窄，且加工历程中钻杆高速旋转，虽然内孔外貌质量较高，但关于长径比较大的孔很难包管直线度[3]。相比之下，BTA 内排屑深孔钻排屑空间更大且孔的长度对加工影响较小，故本次试验选用BTA系统。
目前，海内外对无氧铜的机械加工做了许多研究。X.Ding 等[4]对无氧铜进行微刀具切削试验，研究发明，在较高的切削深度下，前刀面的局部应力在坡口边沿爆发质料变形和聚集，接纳减少交叉进给的切削战略，可以提高微工具的切削性能，获得恒定的切削力，减小毛刺尺寸，提高被加工外貌的粗糙度。刘闯[5]通过进行无氧铜微细切削加工仿真和试6]通过进行无氧铜微细铣削铣槽试验，研究差别切削参数对外貌粗糙度的影响。以上对无氧铜的研究主要是针对车、铣加工，而对无氧铜的深孔钻削加工研究较少。
因此，本文通过对无氧铜进行BTA深孔钻削试验，研究和剖析加工历程中断屑槽、主轴转速、冷却液流量对切屑形态变革的影响[7]，剖析得出无氧铜内排屑深孔钻加工***佳工艺参数。
1 深孔钻削试验
1.1 试验条件工件接纳铜铌复合棒，中间材质为无氧铜（TU1），工件外形尺寸直径为 ?52 mm，长度为 1 500 mm。质料具体特性如表1所示[8-9]。
设备使用CW6163革新深孔钻镗床，钻杆长度为2 000 mm，***大钻削深度为 1 500 mm，使用四爪卡盘装夹，切削液选用乳化液，试验设备如图1所示。在加工历程中接纳工件旋转，刀具进给的钻削方法。试验钻头选用 ?18 mm 单刃内排屑钻表1 无氧铜质料属性图1 CW6163试验设备 图2?18 mm 单刃内排屑钻
头实物图项目导热系数 /(W·(m·K)-1)密度 /(g·cm-3)弹性模量 /GPa数值4018.9110项目泊松比软态硬度硬态硬度数值0.34HBS40HBS121··191头，刀齿质料选用YG8[9]，刀齿与刀体接纳焊接式连接。试验钻头实物如图2所示，钻头几何参数如表2所示[10-11]。
1.2 试验要领
试验接纳正交实验设计要领，研究无氧铜加工历程中断屑槽 R、主轴转速 n、冷却液流速Q3个参数对切屑形态的影响纪律。如表3所示，凭据无氧铜质料的性能以及相关研究将因素设置成差别的3个水平，已加工工件内孔如图3所示。
二、试验结果与剖析
表 4 为无氧铜深孔钻削试验及切屑丈量情况表，凭据L9（33） 正交实验表进行9组深孔钻削试验，视察每次试验的切屑形态，对加工历程中切屑形态的变革进行统计比较。深孔加工中切屑卷曲的形状、切屑的是非宽度都直接影响排屑情况，当切削容积系数 R＜50 时可以顺利排屑。试验接纳单刃内排屑深孔钻头，切屑的宽度通太过屑槽的宽度来确定。为了更好的排屑效果，凭据钻头直径的巨细，一般磨1～3 个分屑槽。切屑的长度通常凭据主轴转速和断屑槽 R 的巨细而变革。通过试验得出断屑槽、主轴转速和冷却液流量对无氧铜钻削试验中排屑的影响。
（1）断屑槽R。断屑槽尺寸对钻削历程中断屑的影响***为明显。当断屑槽R=0.6 mm时，质料塑性较大，无法断屑，造成钻杆堵屑，试验无法加工；当断屑槽R=1.2 mm时，切屑较长且不纪律，无法进行有效地断屑，且加工历程中钻杆振动，经常造成堵屑，堵屑后造成刀具蒙受较大应力，导致刀具损坏，如图 4 （a）、4 （b） 所示。断屑槽 R=0.9 mm 时，
获得的切屑为 1～2 mm，可以顺利从钻杆中排出，切合试验要求，如图4 （c） 所示。
（2）主轴转速。深孔加工钻削历程中，随着转速的增加，切削温度升高，质料塑性进一步增大，质料断裂应变增大，切屑更难实现折断；且钻杆内部排屑空间小，切屑较多，转速过快时会造成切屑在排屑空间中挤压、聚集，造成堵屑。在断屑槽 R＝0.9 mm 可以顺利断屑的情况下，转速抵达n=335 r/min 时，就会泛起挤压块桌氡鸺，这种切屑的泛起极有可能导致加工中泛起堵屑，如图4 （d） 所示。
（3）冷却液流量。冷却液的作用主要是吸收所爆发的切削热与为切屑的排出提供动力。冷却液流量对断屑的作用很小，较大的流量可以对未断的切屑爆发攻击，为排屑提供较大的动力，降低切屑在排出历程中聚集的可能性。可是由于钻杆空间有限，流量过局势必会对加工系统的密封性提出更高的要求。
三、结束语
本文通过正交实验设计要领对无氧铜 （TU1） 进行深孔钻削试验研究，剖析断屑槽R、主轴转速n和冷却液流量Q对切屑形态的影响。得出以下结论：
（1）在无氧铜深孔钻削加工历程中，断屑槽 R 的巨细对断屑起到了重要作用，主轴转速n影响次之，冷却液流量Q影响***小。
（2）***佳无氧铜深孔钻削加工参数：断屑槽 R=0.9 mm，主轴转速n=255 r/min，冷却液流量Q=90 L/min。
附：（1）通过多体动力学剖析和有限元静力学剖析，找到曲轴旋转一圈泛起的5个危险工位，获得曲轴应力剖析值，满足曲轴的强度校核。
（2） 通过疲劳剖析软件对曲轴进行疲劳剖析，获得曲轴疲劳寿命与疲劳损伤漫衍云图，找到疲劳***小循环次数1.23×107，疲劳位置爆发在第2曲柄销根部圆角处。
（3）接纳动力学仿真剖析，有限元法数值盘算及疲劳软件仿真相结合的方法研究曲轴结构强度及疲劳特性，该要领具有通用性强、效率高、盘算准确的特点。
来源：中国知网 作者：宋子洋，李众，李文杰 编辑：王智圣
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