R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及后主軸箱設(shè)計

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 課題： R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床 總體及后主軸箱設(shè)計 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名 陸 俊 班 級 B機(jī)制042 學(xué) 號 0410110224 指 導(dǎo) 教 師 陳 西 府 專 業(yè) 系 主 任 王 宗 榮 發(fā) 放 日 期 2008年3月8日 一、設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計一臺鉆削單缸柴油機(jī)氣缸體左面、右面、后面孔系的組合機(jī)床，具體進(jìn)行總 體設(shè)計和后主軸箱設(shè)計。主要內(nèi)容有： 1．總體設(shè)計 1）制定工藝方案，確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案。 2）三圖一卡設(shè)計，包括： (a) 被加工零件工序圖； (b) 加工示意圖；(c) 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖； (d) 生產(chǎn)率計算卡；(e) 有關(guān)設(shè)計計算、校核。 2．后主軸箱設(shè)計 (a) 后主軸箱總裝圖，(b)零件圖，(c) 有關(guān)計算、校核等。 二、設(shè)計依據(jù) 1．課題來源：鹽城市江動集團(tuán)； 2．產(chǎn)品名稱：R180型柴油機(jī)； 3．被加工零件：氣缸體（附零件圖）； 4．工件材料：HT250； 5．加工內(nèi)容：鉆削氣缸體后面上3×φ7.5通孔和φ6孔深14； 鉆削氣缸體右面上4×φ8孔深10和φ6孔深12； 鉆削氣缸體左面上3×φ8孔深12和φ5孔深12。 6. 生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量。 三、設(shè)計要求 1．機(jī)床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度； 2．機(jī)床應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整； 3．機(jī)床盡量能用通用件（中間底座可自行設(shè)計）以便降低制造成本； 4．機(jī)床各動力部件用電氣控制； 5．設(shè)計圖樣總量：折合成A0幅面在3張以上；工具要求：應(yīng)用計算機(jī)軟件繪圖；過 程要求：裝配圖需提供手工草圖； 6．畢業(yè)設(shè)計說明書按照學(xué)校規(guī)定的格式規(guī)范統(tǒng)一編排、打印，字?jǐn)?shù)不少于1萬字； 7．查閱文獻(xiàn)資料10篇以上，并有不少于3000漢字的外文資料翻譯； 8．到相關(guān)單位進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，撰寫不少于3000字實(shí)習(xí)報告； 9．撰寫開題報告。 四、畢業(yè)設(shè)計物化成果的具體內(nèi)容及要求 1、畢業(yè)設(shè)計成果要求 1）畢業(yè)設(shè)計說明書 1 份 2）被加工零件工序圖 1 張 3）加工示意圖 1 張 4）機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 1 張 5）生產(chǎn)率計算卡 1 張 6）后主軸箱總裝配圖 1 張 7）后主軸箱體零件補(bǔ)充加工圖 1 張 8）其它零件圖 不少于7張 2、外文資料翻譯（英譯中）要求 1）外文翻譯材料中文字不少于3000字； 2）內(nèi)容必須與畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān)； 3）所選外文資料應(yīng)是近10年的文章，并標(biāo)明文章出處。 五、 畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度計劃 起訖日期 工作內(nèi)容 備 注 3月8日～3月9日 布置任務(wù) 3月10日～3月22日 調(diào)查研究，畢業(yè)實(shí)習(xí) 3月23日～4月5日 方案論證，總體設(shè)計 4月6日～4月19日 技術(shù)設(shè)計（部件設(shè)計） 4月20日～5月14日 工作設(shè)計（零件設(shè)計） 5月15日～5月31日 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 6月1日～6月4日 畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯 6月5日～6月12日 修改資料 6月13日～6月15日 評閱材料 6月16日～6月18日 畢業(yè)答辯 6月19日～6月21日 材料整理裝袋 六、 主要參考文獻(xiàn)： 1. 叢鳳廷．組合機(jī)床設(shè)計（第二版）[M]．上海：上?？萍汲霭嫔纾?994． 2. 謝家瀛．組合機(jī)床設(shè)計參考手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994． 3. 大連組合機(jī)床研究所．組合機(jī)床設(shè)計（第一分冊）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975． 4. 大連組合機(jī)床研究所．組合機(jī)床設(shè)計參考圖冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975． 5. 姚永明．非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計[M]．上海：上海交通大學(xué)出版社，1999． 6. 金振華．組合機(jī)床及其調(diào)整與使用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990． 7. 東北重型機(jī)械學(xué)院．機(jī)床夾具設(shè)計手冊（第二版）[M]．上海：上海科技出版社， 1988． 8. 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．哈爾濱：黑龍江科技出版社，1987． 9. 楊黎明．機(jī)床夾具設(shè)計手冊[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1996． 10. 吳何畏，王衛(wèi)兵.鉆孔組合機(jī)床液壓傳動和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].2006，（12）： 36-39. 11. 張曙.高性能組合機(jī)床和高生產(chǎn)率加工中心[M]．上海：上海交通大學(xué)出版社，2007． 12. 文立軍．機(jī)床夾具設(shè)計手冊（第二版）[M]．上海：上?？萍汲霭嫔纾?003． 七、其他 八、專業(yè)系審查意見 系主任： 年 月 日 九、機(jī)械工程學(xué)院意見 院長： 年 月 日 6 外文翻譯 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名 陸 俊 班 級 B機(jī)制042 學(xué) 號 0410110231 指 導(dǎo) 教 師 陳 西 府 外文資料名稱：Modeling and Prediction of Hole Profile in Drilling, Part 1: Modeling Drill Dynamics in the Presence of Drill Alignment Errors 外文資料出處：Journal of Manufacturing Science and Engineering 附 件： 1。外文資料翻譯譯文 2。外文原文 指導(dǎo)教師評語： 簽名： 年 月 日 鉆孔剖面的建模與預(yù)測，第1部分： 對存在定位差的鉆頭進(jìn)行力學(xué)建模 理查德 陸俊譯 當(dāng)鉆頭與主軸部件定位時，動態(tài)偏轉(zhuǎn)模型整體影響，會使的定位誤差加劇。把鉆頭作為一端固定的歐拉-伯努利懸臂梁進(jìn)行建模。軸向力和徑向力同時作用在懸臂梁的自由末段。這一機(jī)械模型可以檢測當(dāng)軸向力和徑向力增大時對對準(zhǔn)誤差和鉆削震動的影響。這種方法已經(jīng)用來檢測定位差。該機(jī)械模型可以檢測鉆削震動和徑向力，其誤差在6%內(nèi)。同時它們對定位差的影響已經(jīng)在研究。 1 引言 評價鉆孔的質(zhì)量，通常是由孔剖面的質(zhì)量決定的。而孔剖面的質(zhì)量取決于鉆削時的橫向震動和相應(yīng)的徑向力，這兩方面都在很大程度上受到了對準(zhǔn)誤差的影響，如鉆軸的偏移量和傾斜度。當(dāng)使用大長度直徑比的鉆頭時，定位誤差的影響將更加明顯。上述顯著的因素影響并能預(yù)測成孔的質(zhì)量，才能了解定位差對鉆頭作用力和鉆削力的影響。 在鉆削過程中，這篇機(jī)械加工文獻(xiàn)涉及了很多關(guān)于軸向力和扭矩對解析機(jī)械模型的影響。雖然軸向力和扭矩有相當(dāng)大的影響，但是徑向力對鉆削震動和成孔質(zhì)量的影響起決定性作用。提出該機(jī)械模型的chandrasekharan及其他人不僅能夠精確的檢測軸向推力和扭矩影響，而且還有徑向力的影響，如鉆頭磨削誤差（例如，相對切削刃高度誤差）。這一模型能提高不同平面地表面零件的鉆削質(zhì)量。 研究鉆削過程中的動力學(xué)已經(jīng)進(jìn)行了很多年了。文獻(xiàn)中，鉆頭幾何參數(shù)和鉆頭作用力對鉆削震動的影響進(jìn)行了深入的研究。一些研究者運(yùn)用有限元方法來檢測鉆頭的橫向震動，不僅考慮了實(shí)際鉆頭的幾何參數(shù)，包括螺旋槽，冷卻孔，鉆心錐度，而且對?“等截面梁”這一假設(shè)的評價已經(jīng)在以往的文獻(xiàn)中研究過。烏爾索伊等人對模擬鉆削動力進(jìn)行了廣泛的研究。這時鉆頭被假設(shè)為在動載荷影響下的兩端鉸鏈或一端固定一端鉸鏈的簡支梁。這時發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動慣量和螺旋力矩也對鉆削過程產(chǎn)生影響，結(jié)果表明由于螺旋效應(yīng)，繞度明顯增大?，F(xiàn)在，上述模型的研究已經(jīng)擴(kuò)展到軸向（推力）負(fù)載，同時改變了沿長度方向的轉(zhuǎn)動慣量和剪切變形。 除了如轉(zhuǎn)動慣量，鉆削游離，和其他幾何參數(shù)等因素，不可避免的定位誤差對鉆具的作用力有顯著的影響。這些誤差包括鉆具和主軸之間的偏差，即軸線偏差，以及鉆具軸線和主軸的夾角，即軸心傾斜。用鉆尖來定位時定位誤差將導(dǎo)致明顯的“鉆削跳動”。而靜效應(yīng)跳動對成孔質(zhì)量的影響已經(jīng)在文獻(xiàn)進(jìn)行研究，但包括了切削力振動的定位差的一個綜合動態(tài)模型未被開發(fā)。 本文的目的是對鉆削力學(xué)進(jìn)行建模，它包括了鉆削震動和鉆削力，定位差有平行軸偏置，軸傾斜，鉆孔方向和切削刃定位角度。在本文的第一部分中對在任意軸向和橫向作用力下產(chǎn)生定位誤差的鉆頭進(jìn)行了動態(tài)建模。雖然該模型與文獻(xiàn)類似，包含有定位誤差，但是它的約束條件由兩端鉸鏈改成一端固定一端自由，并且軸向力和徑向力作用在鉆頭的自由端。為了對由切削力產(chǎn)生的定位誤差和橫向震動進(jìn)行精確的建模，機(jī)械切削力模型在文獻(xiàn)中得到發(fā)展。而一種用于測量定位誤差的方法被提出，通過對預(yù)測的震動和作用力與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，鉆頭動力學(xué)模型和變化切削力模型經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在本文的第二部分將對孔剖面進(jìn)行綜合建模。 2 建模 此段介紹的是鉆具定位于主軸部件所產(chǎn)出的誤差和建立一個新的動態(tài)模型，此模型同時考慮了在軸向力和徑向力作用下產(chǎn)生的定位誤差。文獻(xiàn)中建立的這一存在定位誤差的鉆削力模型，用來解決鉆具的調(diào)整差異運(yùn)動方程（即邊值問題），此模型已經(jīng)很好的被應(yīng)用了。 2.1 定位誤差 鉆頭在主軸的定位誤差如圖1所示。將x-y-z軸和原點(diǎn)O定義為坐標(biāo)軸，z軸和主軸方向一致，x軸指向鉆具基點(diǎn)B（即鉆具投影到主軸上）。D是鉆具軸向上的一點(diǎn)，而T是鉆具定點(diǎn)，鉆具平面（E-G-T）與x-y平面正交，把原點(diǎn)為B的平面定義為鉆架，軸的方向與鉆具軸方向相同，平面位于鉆具平面上，與鉆具平面垂直，一通過D點(diǎn)且與x-y平行的平面與主軸相交于S點(diǎn)。 定位誤差如圖所示定義為： 1線性偏差(e):線性偏差是指沿x方向上主軸與鉆頭基點(diǎn)之間的距離，即O到B的距離。 2鉆軸偏角():鉆軸偏角是指鉆頭軸與鉆頭平面和z-x平面直線相交直線MN的夾角，以此定義，繞軸旋轉(zhuǎn)。 3鉆具平面夾角:鉆具平面夾角是z-y平面也鉆具平面的夾角，按上述定義，角是沿z軸方向繞直線MN而形成。 軸向擺差，鉆具軸上任意點(diǎn)D來表示矢量和SA（線性偏差）和AD（在鉆頭平面上的投影長度），主軸偏距用數(shù)學(xué)表達(dá)為 ， (1) 鉆具方向角在鉆頭處決定了主軸偏距的大小，角由0°到180°之間變化，角在一定的范圍內(nèi)，角的增大而主軸偏距將變小。 4定位角():是指切削刃與鉆頭處主軸偏距線的夾角，如圖2所示。定位角不能改變鉆頭處的主軸偏距。然而在雙切削刃和切削力作用下，定位角會影響切削載荷的不穩(wěn)定性。它的大小在-90°到90°之間變化?？梢钥闯龆ㄎ唤遣皇且粋€嚴(yán)格的定位誤差，當(dāng)和為零時，角也為零，然而當(dāng)定位誤差存在時，沿主軸偏距方向上的切削刃角將更加重要。 本文中的四個誤差是由于鉆頭與上文定義的主軸之間的定位差而產(chǎn)生的，線性偏差（e）和鉆軸偏角（）兩誤差被認(rèn)為是可控定位差，而另外兩個定位差，鉆具平面夾角和定位角()的產(chǎn)生是由于角e，角和在鉆頭處的主軸偏距和它相關(guān)的鉆頭切削刃。 2.2 建立鉆他歐元力學(xué)模型。本節(jié)介紹的是在軸向和外徑向力作用下的有定位差存在的旋轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)行力學(xué)建模。在鉆削過程中，鉆具受到軸向力和徑向力。該方法是用于計算彈性簡支軸兩端的邊值問題，它和定位誤差的影響在文獻(xiàn)中給出。下面的假設(shè)已經(jīng)被證明： ·鉆具被假設(shè)為一圓形等截面簡支梁； ·鉆具的截面有兩個對稱軸線和相等的主慣動矩； ·鉆具假設(shè)為歐拉-伯努利簡支梁，同時它密度相等； ·假設(shè)為不存在扭矩和軸向震動，只考慮鉆頭的橫向震動。 在文獻(xiàn)中，認(rèn)為鉆頭在主軸向被夾具夾住而鉆尖被釘住，不過通過觀察實(shí)驗(yàn)，當(dāng)存在徑向力時，鉆尖會產(chǎn)出震動。本文中，鉆頭假設(shè)為在鉆尖處是無約束的，而只受到徑向力約束。 當(dāng)無定位誤差時，旋轉(zhuǎn)彈性軸的橫向震動運(yùn)動方程被認(rèn)為是一個分布式系統(tǒng)，可以參考文獻(xiàn)。然而，當(dāng)存在定位誤差時，就改變了運(yùn)動方程。 在圖示1中，假設(shè)作用力作用于鉆頭頂部，這些力是由軸向推力P和徑向分力，（作用在主軸上）產(chǎn)出的，彎曲虛線指何偏離鉆頭軸向位置。主軸和鉆架在上一部分已被定義。 哈密頓原理用于計算邊值問題及相關(guān)的分布參數(shù)系統(tǒng)的邊界條件。這里的推論和文獻(xiàn)里的比較類似，就少了軸向力和定位差。 根據(jù)圖1，D點(diǎn)在未偏離的鉆頭軸上，而在偏離的鉆頭軸線上，定位矢量從主軸原點(diǎn)O到可表達(dá)為 ， 向量I，J，K及i，j，k是在主軸和鉆架的單位向量，相應(yīng)的，的速度表達(dá)為 ， 點(diǎn)表達(dá)的是速度對時間的導(dǎo)數(shù)而是角速度，它影響了鉆削過程。 選擇適當(dāng)?shù)慕撬俣葘φ_描述鉆削的力學(xué)性能至關(guān)重要，在固定自由懸臂梁假設(shè)中認(rèn)為加工鉆削力作用與其自由末端。因此，影響鉆削的角速度等于振幅與主軸轉(zhuǎn)速之積，即。如果鉆尖處主軸偏距很小，這一假設(shè)是成立的，因此鉆削去除的工件材料在主軸線下，可以從第二部分介紹的孔剖面看到上述情況。這里的推導(dǎo)和假定為一端固定一端鉸鏈的情況有所不同，這種情況下，在軸向定位是上鉆具也有一個繞自己軸線的角速度，因此速度分量為 ， ， ， 哈密頓原理可表達(dá)為 ， 而 上式中為初始時間，是最終時間，是非保守力，T是動能，V為勢能。根據(jù)上述假設(shè)，這些未知數(shù)表示為 ， ， ， 上式是關(guān)于的導(dǎo)數(shù)，這里m是單位長度質(zhì)量，而是各自作用在方向的單位長度作用力。這些力連續(xù)作用在整個區(qū)域，它們在空間形式上可以用狄垃克函數(shù)表示。，是粘性阻尼力。我們假定恒定粘性阻尼系數(shù)。 根據(jù)文獻(xiàn)[21]推導(dǎo)的適用于特定問題的例子，邊界值問題就變?yōu)? ， （2） （3） 相關(guān)的邊界值表達(dá)為 ， ， ， ， 此時 ， ， ， ， （4） 作用于鉆削變形模型上的力由公式（2）—（4）表示，根據(jù)上面提到的，力由軸向推力P和徑向力進(jìn)行正交變換而得。上述力用文獻(xiàn)[5]提出的機(jī)械模型進(jìn)行計算，然而，為了解釋定位誤差必須對該機(jī)械力學(xué)模型進(jìn)行改進(jìn)。 2.3 改善力學(xué)模型。 在機(jī)械模型中，切削刃分為增加部件和作用在元件上的切削載荷，在沒有定位誤差和鉆削載荷的情況下，負(fù)載所經(jīng)歷的每一個增量的因素是相同的，然而由于存在主軸偏差和鉆削變形，切削載荷將沿切削刃不斷的變化。 圖2所示，鉆頭進(jìn)入主軸是產(chǎn)生定位角，和是時間和時鉆尖T的位置，是沿如于和垂直的主軸上的一點(diǎn)，在圖2中，讓固定線代表一條切削刃，虛線代表另一切削刃，因?yàn)槎ㄎ唤牵邢魅胁皇怯芍鬏S中心向外發(fā)散的，應(yīng)此切削載荷沿切削刃長度而改變。 圖3是鉆具的俯視圖，它表示了與之對應(yīng)的主軸切削邊緣的方向。這里，其中是角速度單位是而t是經(jīng)過時間。在時間t 時得到 ， 是點(diǎn)W沿切削刃到的距離，鉆削半徑為(R)，在圖3中是沿切削刃方向的單位矢量。表達(dá)式為 ， ， 同時 ， 位置矢量為 。 在此位置確定切削厚度，把切削刃投影到x-y平面上，在極坐標(biāo)確定，其表達(dá)式為 ， 。 有切削刃定位確定的切削厚度可表達(dá)為 ， （6） 其中是進(jìn)給量，k為半頂角，為起始時間，而為最后時間。 如果是切削厚度的微分，微小切削面積表達(dá)為， 而 其中和分別是垂直切削能和摩擦切削能，總推力（P）和徑向分力（和）在整體坐標(biāo)系中表示為 （7） 其中是特定切削能構(gòu)成矢量，為變換矩陣，需要從刀面坐標(biāo)系統(tǒng)到整體坐標(biāo)系統(tǒng)改變作用了（即主軸架），可參考文獻(xiàn)[5]。 3 定位誤差的測量 為了驗(yàn)證發(fā)達(dá)的力學(xué)模型，去研究和分析定位差對徑向力，切削震動和孔剖面的影響，同時精確的測量這些誤差。 圖4所示是由于測量定位差的，當(dāng)鉆具繞主軸z旋轉(zhuǎn)時，在鉆軸上的點(diǎn)D，為了能得到鉆頭平面夾角和線性偏差e，第二個電容傳感器安裝在處（圖4（b））。當(dāng) 時， ， （8）DQ等于鉆頭半徑（R）。SD用方程1中的參數(shù)e和來表示 ， （9） 其中m（圖4（a）所示）是鉆具基點(diǎn)到安裝有傳感器平面（x-y）的距離，而是軸向偏角，兩個相似的等式可以計算e和。 定位角在下面要被測量，鉆具位移為y(t)，在非常低的轉(zhuǎn)速如60rpm時，被傳感器記錄下來，同時它的表達(dá)式為 ， （10） 其中A是振幅，是旋轉(zhuǎn)速度單位為rad/s，而t是瞬時時間。當(dāng)切削刃和直線（在圖4（b）中）共線時主軸偏差不記錄為，在等式（10）中，切削刃于直線共線時確定此刻時間，角度位置與主軸誤差的性質(zhì)是相同的，角度位置就是鉆具定位角。 但必須注意的是，每次新的鉆削加入主軸定位差及其改變量，因此我們必須確定上述過程。 4 鉆具力學(xué)驗(yàn)證 4.1 實(shí)驗(yàn)步驟和定位誤差測量。這一步是檢驗(yàn)如圖5所示的不存在外作用力下的鉆削震動模型，用于實(shí)驗(yàn)的直徑為9.525mm的高速鋼鉆頭有相對較長的刀柄和相對較短的槽長。傳感器（ASP-20-CTA）用于測量鉆削震動。 長度直徑比和旋轉(zhuǎn)速度作為基準(zhǔn)變量進(jìn)行選擇，鉆具定位誤差（，e和）要較早進(jìn)行技術(shù)測定。實(shí)驗(yàn)條件包括了所測定的定位差和兩鉆具的相關(guān)參數(shù)（參加表格1）。 表1 對鉆頭實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計 測試 L/D 速度（rpm） e(mm) (deg) (deg) 1 21.33 1500 0.053 164.4 0.077 2 29.71 1500 0.044 21.2 0.029 3 21.33 4000 0.052 164.4 0.077 4 29.71 4000 0.044 21.2 0.029 由于電容傳感器在槽區(qū)不能精確的測量震動，在沿鉆頭軸向安裝的另外兩個傳感器進(jìn)行震動測量。 4.2 震動實(shí)驗(yàn) 由方程（2）—（4）表達(dá)的系統(tǒng)等式列入初始邊界值問題。盡管加工作用力在方程中是位移的非線性函數(shù)，當(dāng)非線性不明顯時，線性級數(shù)展開可以認(rèn)為是不失真的。這時，加工作用力可以認(rèn)為是外載荷，同時可應(yīng)用分離變量原理和正交模態(tài)疊加原理。關(guān)于這一假設(shè)，通過類似于文獻(xiàn)[21]中的模態(tài)分析法來解決動態(tài)方程問題。 特征值問題，從邊界值問題首先是解決其邊界條件以及由此產(chǎn)生的時間依賴性方程轉(zhuǎn)，然后轉(zhuǎn)化為由它的狀態(tài)空間表示。模型計算震動可以與實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的震動進(jìn)行對比。 鉆削震動的峰谷比（P到V）可以在模型中計算得到，也可以從實(shí)驗(yàn)中測量，其計算公式為 ， （11） 其中是測量定位的相對誤差，是通過模型計算而得的震動平均峰谷值，是實(shí)驗(yàn)測量震動平均峰谷值。 表2列出了在表1條件下觀察鉆削實(shí)驗(yàn)的震動峰谷值和計算震動峰谷值。圖6是鉆削震動實(shí)驗(yàn)1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計算結(jié)果說明了主軸頻率是主頻率，該模型可以計算鉆削震動到測量值的5%的范圍內(nèi)。 表2 傳感器（a）和（b）關(guān)于鉆削平均震動的測量數(shù)據(jù)對比 檢測 （a）處傳感器 （a）處傳感器 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（計算結(jié)果） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（計算結(jié)果） P到D（） 誤差率 P到V（） 誤差率 1 259.8(270.0) 3.92 231(239) 3.41 2 273.0(280.1) 2.26 258.4(266.2) 2.94 3 313.1(303.0) 3.22 269.1(266.1) 1.11 4 416.2(425.6) 2.16 403.0(391.1) 3.12 位移 時間 圖6 鉆削震動圖：實(shí)驗(yàn)1 為了證明該模型能精確測量在鉆尖和沿其長度方向上的震動，實(shí)驗(yàn)使用的是直徑為9.525mm，精度為AISI1516的鋼棒。 表3是鉆具實(shí)驗(yàn)條件和其在主軸的定位誤差。在鉆上五點(diǎn)處測量其震動，分別在L，0.92L，0.84L，0.77，0.69L純，L在鉆具的定點(diǎn)，而鉆具總長為L。這些測量處是在鉆頭螺旋槽區(qū)域。該模型是用于測量鉆具在表3條件下的震動，相對誤差見表4。 可以看出，在所以情況下，相對誤差在5%以內(nèi)，從而表明該模型能精確的檢測鉆具頂部和沿其長度方向上五個測量點(diǎn)的作用力。 表3 實(shí)驗(yàn)鉆具的參數(shù) 試驗(yàn) L/D 轉(zhuǎn)速（rpm） e（mm） （deg） （deg） 1 17.33 1500 0.0065 163.0 0.016 2 27.6 1500 0.0117 7.73 0.0063 3 17.33 4000 0.0065 163.0 0.016 4 27.6 4000 0.0117 7.73 0.0063 表4 計算與檢測之間的相對誤差 傳感器位置 此刻的相對誤差 試驗(yàn) 1 2 3 4 頂部 1.62 3.45 0.60 2.01 0.92L 3.89 2.66 0.92 1.41 0.84L 2.94 1.61 0.59 2.32 0.77L 4.44 3.01 1.44 3.10 0.69L 4.05 2.12 1.86 0.07 5 建立切削震動模型 如圖5，設(shè)計一個特定的方法來測量鉆削過程中鉆具的震動，這個方法能使鉆具上的信息反饋給傳感器。三軸基斯特平臺測力器可以控制軸向推力和徑向力。直徑為9.525mm的高速航空擴(kuò)展鋼鉆用來鉆削356-T6鋁合金，在鉆頭頂部103mm處測量鉆頭震動，即在螺旋槽尾部。 六個實(shí)驗(yàn)是用于驗(yàn)證該模型的轉(zhuǎn)速，進(jìn)給量和定位誤差。實(shí)驗(yàn)條件和所測量的定位差見表5。 表5 實(shí)驗(yàn)條件及器相關(guān)的定位誤差 試驗(yàn) 轉(zhuǎn)速（rpm） 進(jìn)給量（mm/rev） L/D e(mm) deg) 1 1500 0.150 20.0 0.014 151.8 0.046 5 2 2500 0.150 20.0 0.014 151.8 0.046 5 3 1500 0.225 20.0 0.014 151.8 0.046 5 4 2500 0.225 20.0 0.014 151.8 0.046 5 5 1500 0.150 22.66 0.024 172.9 0.026 11 6 2500 0.150 22.66 0.024 172.9 0.026 11 表6 平均鉆具震動和平均徑向力 試驗(yàn)次數(shù) 徑向力 鉆具震動 實(shí)驗(yàn)值（觀察值）P-V（N） 誤差率 實(shí)驗(yàn)值（觀察值）P-V（） 誤差率 1 52.9(54.8) 3.64 97.2(100.1) 3.02 2 59.8(56.2) 6.02 81.8(84.8) 3.60 3 73.7(71.1) 3.56 86.7(88.9) 2.46 4 74.5(72.9) 2.12 64.9(63.9) 1.66 5 42.8(43.5) 1.55 61.1(60.0) 1.84 6 43.5(41.5) 4.59 36.6(33.9) 4.69 所有上述中，要測量軸向推力，徑向力和鉆頭震動相關(guān)數(shù)據(jù)。并且使用低頻濾波器控制測量信號。該力學(xué)模型存在定位誤差，它用來預(yù)算鉆削時的作用力大小。此算法在上面部分中來預(yù)算鉆頭的震動。被測峰谷值可參考表6。該模型能計算鉆頭徑向力和其震動，誤差是實(shí)驗(yàn)觀察值的6%。 在實(shí)驗(yàn)1中，圖7是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計算X部件上徑向力結(jié)果的對比圖。該模型的計算值和實(shí)驗(yàn)值基本相同。實(shí)驗(yàn)表明，主軸頻率是關(guān)鍵，相關(guān)研究可見圖8，該圖是由實(shí)驗(yàn)1所得。 徑向力（N） 時間（sec） 圖7 X部件的徑向力：實(shí)驗(yàn) 1 時間（sec） 位移（mm） 圖8 鉆頭震動：實(shí)驗(yàn)1 6 定位誤差對徑向力和鉆頭震動的影響 實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果表明，定位誤差嚴(yán)重影響鉆削力和鉆頭震動。在表6中。對比實(shí)驗(yàn)（1和5）與(2和6)的結(jié)果，在相同轉(zhuǎn)速和相等長度鉆頭條件下，但長度定差位不等時，其徑向力和鉆頭震動明顯不等。 為了能更好的了解定位差對作用力和鉆削震動的影響，在析因設(shè)計中改變定位差、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。這些變化可參見表7。切削力模型在每次實(shí)驗(yàn)中可以計算徑向力和鉆頭震動，可以發(fā)現(xiàn)鉆頭軸向傾角（），鉆頭平面夾角（）和進(jìn)給量明顯影響鉆頭震動和徑向力。 增大軸向傾角可以增大在鉆頭頂部的軸向擺差，應(yīng)此增加徑向力振幅和相應(yīng)的鉆頭震動。增加進(jìn)給量會導(dǎo)致切削面積，徑向力和鉆頭震動變大。而增大鉆頭平面夾角（）可減小軸向擺差，因而能減小徑向力和相關(guān)震動。 為了能確切的了解軸向擺差變化的性質(zhì)，在鉆頭頂部的軸向擺差隨變化而改變，可見圖9。 圖9中水平軸是角，角度變化范圍0°到180°。軸向擺差隨角變小而增大。 表7 影響分析變化水平的參數(shù) 變化 低 高 軸向傾角(deg) 0.026 0.046 鉆頭平面加角(deg) 15 165 定位角(deg) 10 80 轉(zhuǎn)速v( rpm) 1500 2500 進(jìn)給量(mm/rev) 0.15 0.25 為了能得到軸向傾角和鉆頭平面夾角對徑向力和鉆頭震動的影響程度，用力學(xué)變化模型和增量切削力模型進(jìn)行鉆頭震動和徑向力分析。而從0 deg到0.056deg之間變化（六種情況分別為0deg，0.016deg，0.026deg，0.036deg，0.046deg和0.056deg），變化為0deg，37deg，74deg，111deg，148deg。對所以情況下，定位角（），線性偏差（e=0。024mm），鉆頭投影長度為216mm。鉆頭轉(zhuǎn)速為2500rpm，同時進(jìn)給量為0。25mm/rev。 鉆頭平面夾角（） 軸向擺差（mm） 圖9 變化引起軸向擺差 鉆頭平面夾角（） 鉆頭平面夾角（） 鉆削震動（） 徑向力的峰谷值（mm） 圖10 和對徑向力峰谷值（a）和鉆頭震動（b）的影響 圖10（a）和（b）中曲線族代表了隨鉆頭平面夾角變化的徑向力和鉆頭震動。為特定的鉆頭平面，而軸向傾角從0.016deg到0.056deg變化，徑向力增加了70%而鉆頭平面增加了115%。從上圖中可以得到和的影響非常明顯，但它們之間沒有相互影響。此外從0deg增大到180deg，而徑向力和震動減小大約40%。所以，當(dāng)=0，時，此時得到最優(yōu)狀態(tài)。 7 綜述和結(jié)論 建立一個力學(xué)鉆頭模型，其綜合考慮了定位差和相應(yīng)的鉆頭在主軸位置的影響，定位差包括了鉆頭線性偏差（e），鉆頭軸向傾角（），鉆頭平面夾角（）和切削刃定位角（）。特別是，切削載荷計算已經(jīng)被修改，為了能用于存在上述定位差的鉆頭震動計算。 有本文得出一下幾個結(jié)論： 1模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明該模型可以計算徑向力和鉆頭震動，且是實(shí)驗(yàn)測量值誤差的5%。 2徑向力和相應(yīng)的鉆頭震動隨軸向偏角增大而增大，隨鉆頭平面夾角變大而減小。當(dāng)鉆頭定位于主軸且主軸偏角最小時，鉆頭處于最佳狀態(tài)。 3改變定位角對徑向力和鉆頭震動沒有明顯的影響。 參考文獻(xiàn) [1]Watson， A. 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