小直径钻头钻削加工的有限元仿真分析

冯朝辉，张学忱

(长春理工大学 机电工程学院，长春 130022)

小直径钻头钻削加工的有限元仿真分析

冯朝辉，张学忱

(长春理工大学 机电工程学院，长春 130022)

针对小直径钻头在钻削过程中出现的弯曲、折断问题，利用PRO/E软件建立了小直径麻花钻头的三维模型，基于ANSYS Workbench软件分析了钻头钻削时的固有频率、变形、应力应变的变化规律，分析了钻头夹持长度、螺旋槽长、材料等因素对钻头强度和刚度的影响，提出了相应的措施来增强钻头的性能。

三维模型;小直径麻花钻头;有限元分析;刚度;强度

0 引言

近些年来，航空航天、电子、医疗器械、仪表仪器等机械系统中的零件对小孔加工提出了高精度的要求［1］，目前小孔加工方法常用的还是机械钻孔［2］，小孔直径一般为φ1-φ3mm。因钻头的直径小、易在钻孔中出现弯曲、折断等现象。本文选高速钢的φ1mm钻头，钻削45钢，基于ANSYS workbench软件进行小直径钻头的静力学分析和模态分析，系统研究麻花钻头的夹持长度、螺旋槽槽长、材料特性对麻花钻头强度、刚度的影响规律，为提高钻头的钻削性能和使用寿命提供理论基础。

1 麻花钻头钻削力和钻削扭矩

小直径钻削过程中，进给量一般取钻头直径的2%-3%［3］。钻头轴向力F主要分布在钻头两条主切削刃和横刃上，一般横刃占57%，两条主切削刃占43%，钻头钻削扭矩M主要分布在两条主切削刃上［4］:

其中:d——钻头直径，mm;f——每转进给量，mm/r;zF、yF、zM、yM——影响系数;CF、CM——与工件材料有关的系数;KF、KM——钻孔条件变化后的修正系数。

2 基于ANSYS workbench小直径钻头静力学分析

本文的小直径钻头钻削加工分析参数为:钻头直径d=1mm，锋角2φ=118°，螺旋角β=14.7°，槽长l1=12mm，总长l0=34mm，利用PRO/E软件对麻花钻头进行建模。……