超声辅助枪钻钻削系统的设计和分析

柳晓东，傅 波，罗经平，张文烽

(四川大学 制造科学与工程学院，四川 成都 610065)



超声辅助枪钻钻削系统的设计和分析

柳晓东，傅 波，罗经平，张文烽

(四川大学 制造科学与工程学院，四川 成都 610065)

针对枪钻在钻削塑性金属材料时，易形成连续不断的切屑，周期性堵塞排屑，甚至导致钻杆被扭断，严重影响孔加工的表面质量，提出对枪钻整体施加超声纵向振动的方案。通过对枪钻施加超声纵向振动，实现枪钻钻削时的周期性断屑，提高枪钻的寿命和孔加工的质量。利用传输矩阵法设计出超声辅助枪钻钻削机构中的换能器、变幅杆、旋转夹具以及刀具，通过SolidWorks软件建模，并应用ANSYS Workbench软件对设计的结构进行模态和谐振分析，验证了超声钻削机构设计的准确性。

超声振动；枪钻；切屑；有限元法

随着电子、仪器仪表、航天航空等科学技术和工业生产的飞速发展，小深孔加工的运用日趋广泛。其中，枪钻钻削是小深孔加工的重要工艺方法，枪钻是一种一次钻削就可获得良好的表面粗糙度和精度孔的刀具。采用枪钻加工具有加工效率高、加工质量高、几何公差高、刀具耐用度高以及适用范围广等特点[1]。在钻削过程中，切削液通过高压冷却系统传输到钻刃上的油孔，切屑在高压液体的作用下通过钻杆的排屑腔排出深孔，冷却液在流动过程中还能对刀具进行润滑并带走热量；但是，在钻削钢材等塑性金属材料时，容易形成连续不断的切屑，有时切屑容易发生周期性堵塞，甚至导致钻杆被扭断从而影响孔的表面质量。……