基于自导向机理的深孔轴线偏斜研究

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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。
摘要第4-5页
abstract第5-6页
1 绪论第10-22页
    1.1 课题研究的背景第10-12页
        1.1.1 深孔加工技术的作用第10-11页
        1.1.2 深孔加工技术的发展第11-12页
    1.2 深孔加工的技术分类及刀具特点第12-18页
        1.2.1 深孔加工技术的分类第12-17页
        1.2.2 自导向刀具的导向特点第17-18页
    1.3 本课题研究的意义、目的和内容第18-22页
        1.3.1 研究的意义和目的第18-21页
        1.3.2 研究的内容第21-22页
2 自导向刀具偏斜分析第22-26页
    2.1 影响轴线偏斜的因素第22-23页
        2.1.1 导条位置参数及几何参数第22页
        2.1.2 工件材料的因素第22-23页
        2.1.3 钻杆弯曲第23页
    2.2 自导向机理及与轴线偏斜第23-25页
        2.2.1 自导向机理第23-24页
        2.2.2 自导向刀具的轴线偏斜第24-25页
    2.3 本章小结第25-26页
3 BTA深孔钻导向副接触模型与偏斜模型建立第26-37页
    3.1 BTA深孔钻导向副分析第26-29页
        3.1.1 单齿BTA钻钻削力学模型第26-27页
        3.1.2 单齿BTA钻各刀齿的切削力计算第27-28页
        3.1.3 导向副受力计算第28-29页
    3.2 导向副载荷形式分析第29-32页
        3.2.1 导向副等效载荷模型第29-31页
        3.2.2 导向副理论载荷形式第31-32页
    3.3 导向副弹塑性理论接触模型建立第32-34页
        3.3.1 导向副接触模型建立第32-33页
        3.3.2 理论接触变形分析第33-34页
    3.4 实际接触载荷及偏斜模型建立第34-36页
        3.4.1 实际接触变形第34-35页
        3.4.2 理论轴线偏斜模型第35-36页
    3.5 本章小结第36-37页
4 切削加工实验及相关偏斜分析第37-47页
    4.1 切削加工实验及载荷形式确定第37-40页
        4.1.1 加工实验的切削条件确定第37-38页
        4.1.2 导向副不同载荷下的理论轴线偏斜量第38-39页
        4.1.3 切削加工实验及模型验证第39-40页
    4.2 相关因素偏斜影响分析第40-46页
        4.2.1 滞后量对导向副变形量的影响第40-42页
        4.2.2 滞后量对于轴线偏斜的影响第42页
        4.2.3 工件材料对于轴线偏斜的影响第42-43页
        4.2.4 导向条长度对于轴线偏斜的影响第43-46页
    4.3 本章小结第46-47页
5 钻杆弯曲偏斜模型建立及偏斜影响分析第47-65页
    5.1 BTA单齿深孔钻的切削力及钻杆弯曲分析第47-48页
    5.2 钻杆轴向力及分力分析第48-49页
        5.2.1 钻杆轴向力分析第48页
        5.2.2 弯曲分力分析第48-49页
    5.3 钻杆弯曲对于导向副的影响第49-50页
    5.4 钻杆弯曲径向分力区域划分及讨论第50-53页
        5.4.1 钻杆弯曲径向分力区域划分第50-51页
        5.4.2 钻杆弯曲径向分力讨论第51-53页
    5.5 钻杆弯曲轴线偏斜模型的建立第53-55页
        5.5.1 偏斜模型上钻杆弯曲径向分力施加第53-54页
        5.5.2 钻杆弯曲径向分力平衡模型建立第54-55页
    5.6 钻杆弯曲偏斜量计算及变化分析第55-64页
        5.6.1 参数分析与力的计算第55-56页
        5.6.2 钻杆弯曲偏斜量计算第56-57页
        5.6.3 钻杆弯曲导向条偏斜量变化分析第57-59页
        5.6.4 钻杆弯曲轴线总偏斜量变化分析第59-62页
        5.6.5 钻杆弯曲量对轴线总偏斜的影响第62-64页
    5.7 本章小结第64-65页
6 总结与展望第65-67页
    6.1 总结第65-66页
    6.2 展望第66-67页
参考文献第67-71页
攻读硕士期间发表学术论文情况第71-72页
致谢第72-73页
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