电磁式深孔振动钻削装置的设计

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振动切削的实质是在钻头(或工件)工作的同时，对钻头(或工件)施加某种有规律的振动，使钻头在振动中切削，形成脉冲式的切削力波形，使切削用量按某种规律变化，达到改善切削效能的目的 。深孔加工占有重要地位，深孔通常是指长度大于直径5倍以上的孑L。普通钻孔时，所形成的是长度不同的带状切屑，常常发生周期性的堵塞，很容易使钻头折断；切屑经常堵塞在螺旋槽内，不仅产生剧烈摩擦，也会严重划伤孔的表面，降低孔的表面质量。振动钻孔可以控制切屑的大型形状，配合负压抽屑装置，很容易排屑，防止内孔氧化发黑、内孔划痕、裂纹产生，提高工件加工精度和表面质量。振动钻削深孔是 目前国内外解决小直径深Lgl工的-种重要工艺方法。强迫振动钻削装置的形式有：机械、电磁、电气、气动、液压等基本形式。有的学者已对电磁振动钻削装置进行研究口 ，在其电磁振动理论和深孔振动加工分析基础上，我们设计了-种电磁式轴向深孔振动钻削装置并进行了分析，能为深孔加工提供新的技术工艺。

1 电磁式轴向振动的工作原理次级-T- 初级图1 电磁式振动原理图电磁式轴向振动的核心部件是电磁振动装置。电磁振动装置是将电能转换成直线运动机械能的传动装置，不需任何中间转换机构，它可看成是将-台旋转电机剖开并展成平面而成，见图1。由定子演变的-侧称为初级，由转子演变的-侧称为次级；改变电流方向便可改变运动方向，改变电流大猩改变运动速度和力的大校图2直线电机的初级绕组中，通人三相对称正弦电流后会产生-个气隙磁场，这个气隙磁场沿直线方向呈正弦形分布。当三相电流随时间变化时，气隙磁倡按A，B，C相序沿直线移动，它与旋转电机不同的是，这个磁场是平移的，而不是旋转的，称为行波磁常把次级导体看成是无限多根导条并列放置，这样在行波磁场的切割下，次级感应电动势并产生电流，电流与气隙磁场相互作用便产生电磁推力，此时，电机次级是运动件，将受电磁推力做直线运动。

级图2 电磁式轴向振动结构简图2 主要技术参数的分析计算根据 BTA深孔钻断屑机理研究结论 ，当切削条件满足式(1)时 ，切削过程是间断的，能够可靠断屑。

2A ≥ 1. (1)式中：A为振幅，mm；fr为进给量，mm/r；z为刀尖轴向位移，0 f 1； 为主轴转速，r·min～。由式(1)可初步选择保证断屑的比例关系。实际生产中，先选进给量 ，再按 算出保证断屑的最小振幅，然后在保证工艺系统稳定条件选择 i的数值，使钻头在最佳条件下工作。这样就可在钻孔中的切屑形成过程实现主动控制。根据式r-厂] r ir I图3 脉冲电流(1)，初取： /fr5.6，进给量 0.025 mm/r，频率f50 Hz，振幅A0.07 mm，工件转速n1400 r/min。

脉冲电流，见图3，其中电流，的方向与刀具进给方向相反，-，与刀具进给方向-致，其中大猩调整，周期收稿日期：2013-01-23作者简介：武慧红(1976-)，女，山西祁县人，工程师，硕士，从事机械设计制造及企业管理工作。E-mail：huihong.Wu###beumergmup-c0m。

· 18·第3期(总第 133期) 武慧红：电磁式深孔振动钻削装置的设计 2013年6月也可根据加工需要调整。

3 电磁式振动钻削装置的总体结构1-工件 ；2-内排屑深孔钻头；3-输油器；4-钻杆 ；5-电磁振动装置；6-负压抽屑装置图4 电磁式深孔振动结构简图电磁式深孔振动结构简图，见图4，主要由SIED数控深孔钻床床身、输油器、电磁式振动装置、负压抽屑装置等组成。工作时，主轴电机带动工件旋转作主运动，进给电机带动刀具作进给运动，电磁式振动装置带动钻杆及刀具，随着电磁铁作轴向振动，实现振动钻削n 。其工作原理是：切削液分成两条路线，分别供给输油器和负压抽屑装置(-部分切削液通过 口进入输油器，并从钻杆外壁与已加工孑L表面之间的环形空间到达钻头头部，并将切屑从钻杆内部推出；另-部分切削液通过 口进入负压抽屑装置，产生-定的负压，将切屑排出)。工作时，给电磁式振动装置通电，可按加工需要改变电流的大小调整振动参数，达到理想的振动切削效果；利用这种振动装置，配合使用负压抽屑系统，能可靠解决加工深孔时的断屑排屑问题。

4 结束语利用电磁式振动装置有效地解决了断屑问题，采用负压抽屑装置有效地解决了排屑问题。电磁式轴向振动装置结构简单，操作方便，易于在机床上安装；通过调节交流电电流的频率和大小，即可改变钻杆的频率和振幅，调整方便，并可连续调整，适应性强。