钻削精密深孔扭振发生装置的设计
振动钻削装置的研究概况
频率的不同，各国专家们研发的振动钻削装置不同。
表 １ 振 动 钻 削 装 置 及 特 性 表
序号 １ ２
３
振 动频率 高频 低 频
低 频
激振方式 超声波振动 机械振动
机械振动
振 动方向 轴向 复合
扭转
出处 文献 ５ ， ８ ，０ ，７ ， １ ６ ，９ 文献 １ ， ，３ ｌ ２１ １
收 稿 日期 ：２ ｌ－５１ Ｏ ２０ ．６ 基 金 项 目：泉 州 师 范 学 院 校 自选 项 目 （ ０ ８ Ａ ３ ２０ Ｋ ０ ）
作者简 介：吴金妹 （９ ９ ） １７ 一 ，女 ，福建明溪人 ，泉 州师范 学院讲 师，硕士 ，研 究方 向：机械振动及噪声
控制 。
ｌ９ ３
根据振动钻削 的振 动方 向 ， 激振方式 以及振动
和 电磁振动 ，高频振动 （ 超声波振动 ） 的振 动频率
一
般在 １Ｋ ｚ ６ Ｈ 以上 ， 它的激振方式是超声波振动。 ”
装 置的振幅和频 率可实 现连续 可调 ， 专家们还 自己 设 计 制造 了小 直径 内排屑深 孔钻应用 于振动钻 削
中。
振动钻削 的振动方式 主要有 三种 ， 若振动方 向与钻 头轴线方 向一致称为轴 向振 动 ； 若振动方向与与钻
根据振动频率的不 同， 动钻 削分 为低频和高 振 频 振动钻 削 。低 频振 动 的振 动频 率最高 为几百赫 兹 ， 的振动激励方式 主要有机 械振动 、 它 液压振 动
钻 削装置 系统方 面 ， 他们研发 了超声波扭转和低频 轴 向复合 振动钻 孔等装 置。 在我 国，虽然振动钻 削技 术到上世纪 ８ Ｏ年代初期 才真正得 到认可 和发 展 ， 是在 ２ 世 纪 ８ 年代初 ， 但 ０ Ｏ 我国专 家就用伺服 电机 驱动偏 心凸轮实现钻 头的低频轴 向振动 ， 并研 制了安装在机床溜板上 的低频 振动刀架 ，到 ９ Ｏ年 代 ， 国专家设计 制造的机械式轴向激振装置 ， 我 该
精密深孔加工扭振装置设计(有cad图)
精密深孔加工扭振装置摘要振动钻削是振动切削的一个分支,它与普通钻削的区别在于钻孔过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。
振动方式主要有三种,即轴向振动(振动方向与钻头轴线方向相同)、扭转振动(振动方向与钻头旋转方向相同)和复合振动(轴向振动与扭转振动迭加)。
其中,轴向振动易于实现,工艺效果良好,在振动钻削中占主导地位。
振动的激励方式主要有超声波振动、机械振动、液压振动和电磁振动。
其中,超声波振动的频率通常在16ｋＨｚ以上,所以也称为高频振动钻削;其它三种振动方式的频率一般为几百赫兹,故称为低频振动钻削。
振动钻削改变了传统钻削的切削机理。
在振动钻削过程中,当主切削刃与工件不分离(不分离型振动钻削)时,切削速度、切削方向等参数产生周期性变化;当主切削刃与工件时切时离(分离型振动钻削)时,切削过程变成脉冲式的断续切削。
当振动参数(振动频率和振幅)、进给量、主轴转速等选择合理时,可明显提高钻入定位精度及孔的尺寸精度、圆度和表面质量,减小出口毛刺,降低切削力和切削温度,延长钻头寿命。
振动钻削良好的工艺效果已引起国内外研究者的普遍关注。
关键词：振动钻削；电机；带传动；偏心轴；主轴ABSTRACTQq2567214873Vibration drilling is a branch of vibratory cutting, and it is the difference between ordinary drilling borehole process through the vibrating device bit with workpiece occurs between the relative motion of controllable. There are three main vibration mode, namely axial vibration (vibration direction and drill axis torsional vibration (same), with bits direction of vibration rotation direction the same) and complex vibration (axial vibration and torsional vibration superposition). Among them, the axial vibration easy to realize and good results, in process of vibration drilling dominant. The incentive ways mainly have the vibration ultrasonic vibration, mechanical vibration, hydraulic vibration and electromagnetic vibration. Among them, the ultrasonic vibration frequency usually 16kHz above, so in high frequency vibration drilling, also called; The other three vibration mode frequency general for hundreds of Hertz so called the low frequency vibration drilling. Vibration drilling has changed the traditional drilling cutting mechanism. In vibration drilling process, when the main cutting edge with workpiece are not isolated (not separated type vibration drilling), cutting speed, cutting parameters such as periodic changes direction produced; When the Lord when the cutting edges and workpiece when separated type cut from (vibration drilling), cutting process into pulsing concentres cutting. When the vibration parameters (vibration frequency and amplitude), feeding, reasonable selection of spindle speed etc, can obviously increase the penetration positioning accuracy and pore size precision, roundness and surface quality and reduce export burr, reduce the temperature of cutting force and cutting, prolong drill life. Good vibration drilling process effect by the domestic and international researchers already popular attention.Key word s：vibration drilling；motor；Belt transmission；Eccentric shaft；spindle目录1 绪论 (1)1.1 振动钻削技术的发展历史 (2)1.2 振动钻削的机理 (1)2 装置设计 (4)2.1 装置总体方案 (4)2.2 电机的选择 (6)2.3 带传动设计 (8)2.4 偏心轴及其附件设计 (12)2.5 主轴及其附件设计 (18)2.6 底板设计 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)1 绪论1.1 振动钻削技术的发展历史孔加工是金属切削加工中最常用的加工工艺。
机械式低频振动钻削装置设计
注本设计为毕业设计，因设计时间仓促，不可能完全正确，况且所有设计均有不同程度的缺陷，仅供参考，勿轻易使用，需要图纸请联系邮箱*********************（上邮箱频率不快，1星期或2星期一次）。
设计图纸是用CAXA2007完成，请自己寻找该软件。
如有设计问题也可以联系，我也会提供一些技术支持，相互交流。
摘要我的毕业设计题目是机械式低频振动钻削装置设计。
通过该装置使工作台产生振动频率为100Hz，200HZ，300Hz，固定振幅为0.05mm的振动。
电动机经一级皮带传动，使输入轴产生一定的转速，输入轴通过齿轮啮合使中间轴产生更高的转速。
在中间轴上有三个不同的齿轮，三联滑移齿轮通过导向花键连接在输出轴上，这个三联滑移齿轮可移换左、中、右三个位置，使传动比不同的三对齿轮啮合，因而中间轴转速不变，输出轴可以得到三级不同转速。
偏心轮安装在输出轴上，推动推杆上下往复运动，推杆另一端顶着工作台，通过调整偏心轮的偏心距，使得推杆产生0.05mm的振幅，即工作台产生0.05mm的振幅。
关键词：低频振动钻削齿轮三联滑移齿轮偏心轮AbstractThe title of my graduation design is mechanical low frequency vibration drilling device design.The device makes the working table vibration frequency of 100Hz,200HZ,300Hz,0.05mm fixed amplitude vibration.The motor through a belt transmission, the input shaft to produce a certain speed, the input shaft through the gear of the intermediate shaft to generate higher speed.On the intermediate shaft with three different gear, a triple slide gear through a guide connected through splines on the output shaft, the triple gear shift left, right, in three position,The transmission ratio of gear meshing with three different, so the intermediate shaft rotating speed, the output shaft can be three at different speed. Eccentric wheel mounted on the output shaft, push up and down reciprocating motion, rod against the table, by adjusting the eccentric distance of the eccentric wheel handspike, makes the 0.05mm amplitude, i.e. table have 0.05mm amplitude.Key words:Low frequency vibration drilling GearTriple slide gear Eccentric wheel目录前言 (1)1绪论 (2)1.1 钻削的简介 (2)1.2 钻床的分类 (2)1.3 钻削的应用 (3)1.4 振动钻削的介绍 (4)1.5 振动钻削分类 (5)1.6 振动钻削的应用前景 (6)2 选择电动机及分配传动比 (9)2.1 基本原理简述 (9)2.2 选择电动机 (9)2.3 分配传动比 (9)2.4 计算运动参数 (10)3 振动钻削装置的设计 (12)3.1 V带的设计 (12)3.2 齿轮传动设计 (16)3.2.1 11’组啮合齿轮 (16)3.2.2 22’组啮合齿轮 (23)3.2.3 33’组啮合齿轮 (29)3.2.4 44’组啮合齿轮 (31)3.3 三联滑移齿轮设计 (37)3.4 轴的设计 (38)3.4.1 输入轴的设计 (38)3.4.2 中间轴的设计 (40)3.4.3 输出轴的设计 (43)3.5 键的校核 (45)3.5.1 输入轴上键的校核 (46)3.5.2 中间轴上键的校核 (47)3.5.3 输出轴上键的校核 (49)3.6 轴承的校核 (51)3.6.1 输入轴上的轴承 (51)3.6.2 中间轴上的轴承 (51)3.6.3 输出轴上的轴承 (52)3.7 偏心轮及推杆的设计 (52)3.8 拨叉的设计 (54)4 箱体的总体设计 (56)4.1 箱体的设计 (56)4.1.1 箱座的设计 (56)4.1.2 箱盖的设计 (57)4.2 轴盖的设计 (57)4.2.1 输入轴的轴盖 (57)4.2.2 中间轴的轴盖 (58)4.2.3 输出轴的轴盖 (59)4.3 润滑及密封 (60)4.3.1 润滑 (60)4.3.2 密封 (61)致谢 (62)参考文献 (63)前言孔加工是金属切削加工中最常用的加工工艺。
钻削精密深孔扭振发生装置的设计
摘要孔加工是金属切削加工中最常用的加工工艺。
据统计,孔加工的金属切除量约占切削加工总金属切除量的1/3,钻头的产量约占刀具总产量的60%。
目前用于加工微小孔的工艺方法虽然较多,但应用最广泛、生产实用性最强的仍是采用麻花钻钻削加工。
随着对孔加工质量和效率的要求不断提高,传统的钻削工艺已显示出极大的局限性,而近年来迅速发展的振动钻削工艺则日益显示出其独特的优势及广阔的应用前景。
本文主要介绍了振动钻削，振动钻削是振动切削的一个分支，它与普通钻削的区别在于钻孔过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。
振动方式主要有三种,即轴向振动、扭转振动和复合振动。
本文讲述了如何匹配加工参数来实现精密深孔的加工，并设计了扭振发生装置，综合分析了振动钻削的工艺效果。
低频振动切削技术目前已应用于孔加工(包括钻、扩、铰、锁、攻丝等)和外圆车削加工等领域，解决实际生产中诸如切屑处理、改善切削加工性、提高加工质量、延长刀具寿命等问题，理论上也获得了许多发展。
关键词：麻花钻；振动钻削；振动装置；低频振动AbstractHole processing is the most commonly used metal cutting machining processing technology. According to statistics, hole machining of metal removal accounted for about one-third of the total machining metal removal of the, drill production accounted for about 60% of the total tool production. Process methods now used for machining small holes while more, but the strongest is still the most widely used, the production practicality is uses the twist drill drilling processing. As the hole of the requirement of increasing the quality and efficiency, the traditional drilling technology has shown great limitations, in recent years the rapid development of the vibration drilling technology is increasingly shows its unique advantages and broad application prospects.Vibration drilling is mainly introduced in this paper, the vibration drilling is a branch of vibration cutting, the difference between it and common drilling through vibration device in the process of drilling bit and generate controllable relative movement between parts. Vibration mode mainly has three kinds, namely axial vibration, torsional vibration, and vibration compound.This article tells the story of how the matching processing parameters to achieve precision deep hole machining, and torsional vibration generator is designed, the comprehensive analysis of the vibration drilling technology effect. Low frequency vibration cutting technology has been applied to the machining (including drilling, expanding, hinge, lock, tapping, etc.) and cylindrical turning processing, etc, to solve practical production in cutting machining, such as chip removal, improve processing quality, prolong tool life and other issues, theory also received many development.Keywords：Twist drill ；Vibration drilling；Vibration device；Low frequency vibration目录摘要 (I)Abstract (II)目录........................................................................................................................................... V I 1 绪论 (1)1.1 振动钻削技术的发展历史 (1)1.2 振动钻削的工艺效果 (2)1.3 振动钻削的应用前景及前沿课题 (4)2 振动钻削的原理 (7)2.1 振动钻削的机理 (7)2.2振动钻削系统的稳定性与振幅损失 (8)2.2.1 振动钻削时的切削力 (9)2.2.2 振动钻削系统的稳定性 (10)2.2.3 产生横向摆振与钻杆弯曲振动的原因 (12)2.2.4 振幅损失 (13)3 深孔加工的高效解决方案 (14)3.1深孔加工 (14)4装置设计 (16)4.1装置总体方案 (16)4.2电机的选择 (18)4.3带传动设计 (20)4.3.1 确定计算功率Pca (20)4.3.2选择带型 (20)4.3.3 确定带轮的基准直径 (20)4.3.4 确定中心距a和带的基准长度Ld (21)4.3.5验算主动轮上的包角α1 (21)4.3.6确定带的根数Z (21)4.3.7确定带的预紧力F0 (22)4.3.8计算带传动作用在轴上的力（简称压轴力）F p (22)4.3.9 V带轮设计 (22)4.3.10 V带传动的张紧装置 (23)4.4偏心轴及其附件设计 (24)4.4.1 轴承的选用 (26)4.4.2轴承底座 (27)4.4.3 端盖和透盖 (28)4.4.4 偏心销钉 (29)4.5主轴及其附件设计 (29)4.5.1 主轴 (29)4.5.2 弹性夹头 (30)4.5.3 轴承的选用 (31)4.5.4 轴承座 (32)4.5.5 夹紧螺母 (32)4.5.6 轴承盖 (33)4.5.7 摆杆 (33)4.6底板设计 (33)5 致谢 (35)参考文献 (36)1 绪论1.1 振动钻削技术的发展历史据统计，孔加工是金属切削加工中最重要的工序之一。
和田玉机械式振动深孔钻削系统设计
和田玉机械式振动深孔钻削系统设计余理;刘新英;廖结安【摘要】基于和田玉材料高硬度、高韧性的特点,设计一种外排屑机械振动式深孔钻削系统,完成了加工系统主要部件钻头、振动系统等的设计与仿真.研究了枪钻低频振动方式深孔振动钻削系统理论,为后期和田玉超声波深孔加工机理及其裂纹预防策略研究提供了一定理论支持.【期刊名称】《河北科技大学学报》【年(卷),期】2013(034)006【总页数】4页(P507-510)【关键词】和田玉;机械振动;深孔加工;设计【作者】余理;刘新英;廖结安【作者单位】塔里木大学机械电气化工程学院,新疆阿拉尔 843300;塔里木大学机械电气化工程学院,新疆阿拉尔 843300;塔里木大学机械电气化工程学院,新疆阿拉尔 843300【正文语种】中文【中图分类】TH16和田玉由透闪石Ca2(Mg,Fe2+)5[Si8O22](OH)2微粒矿物集合体组成,主要为致密块状构造,质地细腻；主要结构为毛毡状变晶结构,其次为放射状变晶结构和纤维状柱状变晶结构。
和田玉摩氏硬度高，韧度极大，和田玉的研韧度可以达到摩氏硬度9。
基于和田玉雕刻加工工艺的需要，小直径加工占有的比例很高，小直径深孔加工是在封闭或半封闭复杂状态下进行的，不能直接观察刀具的切削情况，切削热不易传散，而且排屑困难、工艺系统刚性差，切削效果不理想。
本研究作为和田玉超声波振动深孔钻削机理研究的重要组成部分，主要进行和田玉轴向机械振动深孔钻削系统设计的研究。
1 振动方式的选择振动钻削是振动切削的一个分支，与普通钻削的根本区别是在钻孔的过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。
振动方式有3种，一是轴向振动，即振动方向与钻头轴线方向相同；二是扭转振动，即振动方向与钻头旋转方向相同；三是复合振动，即上述两种振动的迭加。
常见的振动装置有超声波振动装置、电磁振动钻削装置、液压振动钻削装置、永磁式振动钻削装置、机械式振动钻削装置。
目前机械振动装置多数采用偏心机构实现钻头或工作台的振动。
电磁式深孔振动钻削装置的设计
翌 ～ 武慧红 ：电磁 式深孔振动钻 削装置 的设计
２ ０ １ ３ 年 ６月
也 可根 据 加工 需要 调 整 。
次 级
电流后会产生一个气隙磁场 ， 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 场将按 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 场。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。
提高深孔的加工质量。 关键词 ： 深孔 ； 振动 ； 钻削 ； 电磁 式
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ２ ２
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ３ — ７ ７ ３ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ １ ８ — ０ ２
０ 引 言
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 制切屑的大小和形状 ， 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？ Ｌ ｇ ｌ ￣ 工 的一 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 了一种 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
深孔钻削中钻杆扭转振动模型的建立及求解
深孔钻削中钻杆扭转振动模型的建立及求解深孔钻削中钻杆扭转振动模型的建立及求解摘要随着工业化的不断发展，深孔钻削技术被广泛应用于工业领域中。
深孔钻削中由于钻杆的扭转等因素，使得深孔钻削过程中容易发生振动现象，进而影响钻孔的进度和质量。
为解决这一问题，针对深孔钻削中钻杆扭转振动的数学模型进行了建立和求解，以提高深孔钻削的稳定性和效率。
本文其中，旨在探索深孔钻削中钻杆扭转振动的数学模型，以及如何求解这一模型。
最后，通过数值摹拟验证，证明所建立的模型的有效性和优越性。
关键词：深孔钻削；钻杆扭转振动；数学模型；数值摹拟一、问题的提出深孔钻削技术是指在一定的压力和转速下，使用深孔钻削机将深孔钻床产生的刀具沿轴向远离工件旋转，从而将工件中不规则孔洞慢慢扩大，使其达到生产需要的形状和精度的一种加工方法。
在整个加工过程中，钻杆扭转振动是一个十分重要的问题，它会导致加工机床的严重磨损及工件的加工质量下降，甚至使得深孔钻削过程中钻头断裂，甚至导致危（wei）险事故的发生。
二、数学模型的建立1.建立扭转振动简化模型深孔钻削中，传动链的组成和钻杆的弹性变形及刚度的不均匀性等因素都会导致钻杆扭转振动，因此，我们可以简化成如下扭转振动模型：$$J\\frac{d^2\\theta}{dt^2}+K\\theta=C_f$$其中，$J$表示钻杆的惯性矩，$K$表示钻杆的刚度系数，$\\theta$为钻杆的扭转角度，$C_f$为扭矩的激励力矩。
2.求解扭转振动简化模型对于这样的普通微分方程，我们可以将它转化为一组常微分方程，并利用数值方法进行求解，最终得到钻杆的扭转角度随时间的变化规律，从而推导出钻杆扭转振动的数学模型。
三、模型的优化与验证在模型求解过程中，可以发现改变不同的参数，如钻杆长度、规格、转速等，都会对模型的解产生影响。
因此，在数值摹拟过程中，需要根据实际情况对模型进行合理的参数优化，通常可以采用参数扫描法和遗传算法等，最终得到最优参数组合，并将其代入模型中进行验证。
低频机械式深孔振动钻削装置的设计与应用
方便 ， 只能 断续 调节 ， 节 范 围也 很 窄 ｝ 且 调
２ 为 满 足 特 定 的加 工 工 艺 ， 要 求 偏 心 量 精 度 ） 若 高 和需 要 不 同偏 心 量 时 ， 需 要 制 造 多 个 不 同偏 心 就 量 的高 精度 偏 心 轮 ， 加 了制 造 成本 和 难 度 ； 增 ３ 滚轮 和小 轴 间是 滑动 摩擦 ， 润 滑效 果 差 ， ） 其 在
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低 频 机 械 式 深 孔 振 动 钻 削 装 置 的 设 计 与 应 用
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｗ ｅ ｕｅ ｙ ｓｇ ｎ ｌｃ ｔｏ ｆａ Ｌｏ Ｆｒ ｑ ｎｃ
Ｍ ｅ ｈａ ｃ ｌＴｙ ｅ ｈｏ ｅ Ｖ ｉ ａ ｉ ｎ Ｄｒｌｉ ｇ Ｄｅ ｉ ｅ ｃ ｎｉ ａ ｐｅ Ｄｅ ｐ— ｌ ｂｒ ｔｏ ｉ ｎ ｖ ｃ ｌ
滑 和排 屑 都 有较 大 的改善 ， 断 屑 并未 解 决 。 但 深 孔 加 工 中能 有 效 地 断 屑 ， 利 于 深 孔 钻 削 中排 屑 有 问题 的解 决 口 。 ］ 由于振 动钻 削所 具 有 的特 点 ， 内外 国 已在许 多 难 加工 材 料 的钻 削 中采用 了振 动钻 削 。 实 现 振 动钻 削 的关 键 之 一是 振 动 钻 削装 置 。现 有 的振 动 钻 削 装 置 存 在 着 一 个 突 出 的 问题 ： 动装 振
机械 式振 动 装 置结 构 简单 ， 价低 ， 造 使用 和 维护 方 便 ， 削过 程 中振 动参 数 受 负载 影 响较 小 ， 切 其结 构
有 偏 心式 、 曲柄一 滑块 式 、 四连杆 机构 等 。 心 式振 动 偏 装 置 由 电动机 、 动 轴 、 心轮 、 心 轮轴 、 轮 等组 振 偏 偏 滚
低频振动钻削振动装置
低频振动钻削振动装置在钻削中按照刀具和工件是否振动可分为刀具振动钻削和工件振动钻削，若是工件振动则必有一个装置带动工件振动，该装置也可以称为振动钻削工作台。
1关于工作台的振动采用工作台振动时，可以大大减少振动系统的复杂程度，降低了系统的改造难度，减少了工作量，最重要是减小了其他因素对所加振动的干扰。
利用振动工作台，司以把振动装置做成机床附件，不需要对机床进行大的改动，使得装置的适用性大大提高。
激振工作台时，工件和夹具成为惯性负载，其结构和质量的变化会对振幅输出造成影响，并改变振动台的动态性能。
曲柄连杆式轴向振动钻削工作台将本装置安装于钻床工作台上，被加工零件安装于该装置工作台上。
首先由通用变频器(图1中没画出)驱动电机1按要求转速转动，由皮带带动偏心轴3转动，偏心轴3与偏心轴套4组成双偏心轴结构则按事先调好的偏心量带动轴承5转动，轴承5推动压在其上的振动轴9，使振动轴9连带工作台10一起作预定振幅和频率的正弦振动，弹簧8通过弹簧支承7使振动轴9始终和轴承5接触。
使工件沿钻床轴线作预定振幅和频率的正弦振动。
钻床转速、进给也按要求调整好，则可实现振动钻削。
当钻削小直径孔时，还可以采用手动进给来实现振动钻削。
关于钻头的振动钻头激振的优缺点当激振钻头时，钻床主轴或传动系统的振动也会传到钻杆上，使得钻头的振动成为复合振动，不再只是所加的激励振动;同时钻头刚度低、加工时容易发生形变，是工艺系统的薄弱环节，这两方面使得传到钻头上的振动频率发生畸变、振幅损失严重。
当激振钻头时，需要对机床的主轴系统进行改造，难度大、技术水平要求高，容易对机床精度造成不良影响。
当激振钻头时，惯性负载基本不变。
两种振动方式的对比关于工作台的振动采用工作台振动时，可以大大减少振动系统的复杂程度，降低了系统的改造难度，减少了工作量，最重要是减小了其他因素对所加振动的干扰。
利用振动工作台，司以把振动装置做成机床附件，不需要对机床进行大的改动，使得装置的适用性大大提高。
PDC钻头扭转振动特性分析及减振工具设计
石油机械2017 年第 45 卷第 3 期CHINA PETROLEUM MACHINERY◄钻井技术与装备►PDC钻头扭转振动特性分析及减振工具设计查春青1柳贡慧^李军1席岩1张涛3(1.中国石油大学（北京）石油工程学院2.北京工业大学3.北京信息科技大学）摘要：为了抑制PD C钻头在钻进过程中的扭转振动，建立了 P D C钻头的扭摆模型，对PDC 钻头切削齿切削岩石时的受力情况进行了分析，得出钻压和扭矩之间的关系，分析了钻压的波动 对PD C钻头扭转振动的影响，根据分析结果设计了 P D C钻头扭转振动的减振工具，给出了工具 中螺旋升角的设计准则。
研究结果表明：钻压的波动会直接造成PD C钻头的扭转振动，且钻压的 波动幅度越大，PD C钻头的扭转振动越严重。
设计的减振工具是通过将一部分波动的钻压转换为 切削扭矩的方式来实现钻头处扭矩的平衡，从而抑制扭转振动，工具中螺旋升角的取值与P D C钻 头切削齿的后倾角相关且成反比。
研究结果为抑制PD C钻头的扭转振动提供了理论依据。
关键词：PD C钻头；扭转振动；钻压；扭矩；减振工具中图分类号：TE921 文献标识码：A doi:10. 16082/ki.issn. 1001-4578.2017.03.001Analysis of Torsional Vibration Characteristics of PDC Bit andDesign of the Damping ToolZha Chunqing1Liu Gonghui1’2Li Jun1Xi Yan1Zhang Tao3(1. College o f Petroleum Engineering, China University o f P etroleum (Beijing)；2.Beijing University o f Technology；3.Beijing Information Science & Technology University)Abstract ：In order to suppress the torsional vibration of the PDC bit,the torsion model of PDC bit was established.The force on the PDC cutter during rock breaking was analyzed to attain the relationship between WOB and torque.The effects of WOB fluctuation on the PDC bit torsional vibration has been analyzed,based on which the PDC bit torsional vibration damping tool has been designed.The tool’s helix angle design criteria have been given. The results show that the fluctuation of the WOB would directly cause the torsional vibration of the PDC bit,and the greater the fluctuation of the WOB,the more severe the torsional vibration of the PDC bit.The damping tool is designed to balance the torque at the drill bit by converting part of the fluctuating WOB to cutting torque so as to suppress the torsional vibration.The value of the helix angle of the tool is inversely related to the back rake of the PDC bit cutter.The study results could provide theoretical basis for the suppression of PDC bit torsional vibration.Key words：PDC bit；torsional vibration；WOB；torque；damping tool但是在钻遇深部硬质地层时容易出现严重的扭转振0引言机械钻速的提髙是钻井工程中永恒的目标。
机械式低频轴向振动钻削装置的设计与分析
机械式低频轴向振动钻削装置的设计与分析李章东;田军伟;焦锋;李亚鹏;刘旭辉【摘要】在深孔的钻削加工过程中,经常会有连续的带状切屑导致断钻事故发生,如果在钻削过程中对切屑进行周期性地断屑,就能有效解决深孔加工过程中断屑排屑困难的问题.设计一种机械式低频轴向振动钻削装置,研究其工作原理、振幅和频率的调整方法以及振动钻削装置的整体结构布局;对振动钻削装置的主要技术参数进行分析计算;利用ANSYS Workbench对其进行刚体动力学仿真分析,并进行振动钻削装置的振动特性试验.结果表明,所设计的钻削装置结构简单,振幅与频率调整方便,能够解决断屑排屑困难的问题,可以有效提高深孔加工质量.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】7页(P89-95)【关键词】深孔加工;低频振动钻削;刚体动力学;仿真建模【作者】李章东;田军伟;焦锋;李亚鹏;刘旭辉【作者单位】河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TH120 引言深孔加工在切削领域中占有很重要的地位。
深孔一般是指其长度大于直径5倍以上的孔。
深孔加工通常是在封闭或半封闭状况下进行，加工产生的带状切屑不易排出，切削热不易逸散，容易造成切削效果不理想，特别是小直径深孔的加工，排屑空间小，切屑的宽窄、长短、形状都将影响到排屑。
因此，小直径深孔加工必须采取强制排屑和强制冷却的措施[1-4]。
振动切削的实质是在工件(或钻头)正常进给的同时，对工件(或钻头)施加某种有规律的振动，以达到改善切削效能的目的。
普通钻削时，切屑经常会堵塞在钻头的螺旋槽内，不仅和钻头产生剧烈的摩擦，而且还会划伤已加工的孔表面，降低孔的表面质量。
深孔钻镗床刀具的扭矩爱惜设计[指南]
![深孔钻镗床刀具的扭矩爱惜设计[指南]](https://img.taocdn.com/s3/m/a3164f62f56527d3240c844769eae009591ba243.png)
( 收修改稿日期: 2003- 11- 26) 文章编号: 4308 如果您想发表对本文的看法, 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。
25
5. 45 5. 44 5. 45 5. 45 5. 44 加工扭矩 60%
5. 50 5. 52 5. 54 5. 57 5. 54
3. 76 3. 77 3. 77 3. 77 3. 76 加工扭矩 40%
制造技术与机床 2004 年第 3 期
8. 25 8. 23 8. 24 8. 25 8. 25 加工扭矩 90%
7. 92 7. 89 7. 96 7. 85 7. 90
7. 35 7. 34 7. 34 7. 34 7. 35 加工扭矩 80%
7. 55 7. 58 7. 45 7. 55 7. 45
接通刀具扭矩保护开关, 延时 30 s 后, 开始对 U1、 U 2 进行信号采样。将 U 1、U 2 信号分别 采样一次, 作 为一组。每隔 1 s 采样一次, 并将采样信号经过模数 转换, 传输到 PC 的内部运算。采取 5 组数据, 并将每 一组中的 2 个数据进行比较。只有当 5 组信号中的 U2 均大于 U1 的 20% 时, 才认为扭矩过载, 发出报警。如
关键词: 扭矩保护 深孔加工 A/ D 模数转换
深孔钻镗床刀具的扭矩保护设计
Torque Protection Design for Deep Hole Drilling and Boring Tools
杜宏祺 戴 伟 钱 琳 刘炳山
( 齐重数控装备股份有限公司)
设计与研究
果只有一二组信号是 U 2 大于 U 1 的 20% , 则认为是加 工零件中有硬点或有其它的干扰信号, 可以忽略, 然后
毕业论文(设计)深孔钻削装置的设计
诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名：年月日毕业设计任务书设计题目：深孔振动钻削装置的设计系部：机械工程系专业：机械电子工程学号：112012321 学生：指导教师（含职称）：（副教授）、（助教）专业负责人：1．课题意义及目标由于深孔加工是在封闭或半封闭的状况下进行，因此不能直接观察刀具的切削情况，切削热不易传散，而且排屑困难，工艺系统刚性差，切削效果不理想，特别是0 8mm 以下，长径比大于10, IT7以上的精密深孔的加工，是目前国内外的技术难题。
本课题在对振动钻削进行深入研究的基础上，设计深孔振动钻削装置。
2．主要任务（1）确定深孔钻削装置的总体设计方案。
（2）对深孔转削装置的设计方案进行设计计算。
（3）绘制相关机械结构图。
（4）撰写毕业设计说明书。
（5）撰写毕业论文。
3．主要参考资料[2][4]韩旭,吴伏家.振动钻削在深孔加工中的应用[J].山西机械管理开发,2007.5.审核人：年月日深孔钻削装置的设计摘要：现代制造业中，对于高硬度材料的深孔加工的应用越来越多。
传统钻削方存在加工时容易引偏和振动、切削热不易传散、排屑困难等不足，其加工精度也达到了一种瓶颈状态。
振动钻削与传统钻削相比具有切削力减少、切削温度降低、加工精度提高等优势，其理论研究与实际应用得到了国内外专家的广泛关注，并且其理论研究与实际应用日趋成熟。
本课题主要设计了机械式低频轴向振动工作台，其电机与偏心轴通过轴承连接，电机的转动带动偏心轴的转动，偏心轴与偏心套通过键连接，偏心套与变形座轴承相互配合，变形座轴承与振动轴通过销钉固定，振动轴与工作台相连。
因此，电机带动振动轴的转动引起振动轴的轴向振动。
这样的振动工作台相对于刀具振动工作原理简单，机械结构也简单紧凑，改装成本较低，更加适合于立式钻床的改造。
关键字：钻削方式，振动钻削，振动工作台The Design of Drilling Device of Deep-holeAbstract:The applications of deep-hole manufacturing of high hardness materials are becoming more and more in modern manufacturing industry. The traditional drilling technique exists some disadvantages. For example, it can cause vibration and deviation; the heat of cutting is not easy to spread; and chip-removal is difficult. Meanwhile, the manufacturing accuracy have encountered the bottleneck state. Compared with traditional drilling, vibration drilling has some advantages, including decreasing of cutting force, temperature drop, and improvement of manufacturing accuracy. Its theoretical research and practical application gain wide attentions from domestic and oversea experts and become mature gradually.The basic operating principles of mechanical lower frequency axial vibration worktable designed by me include some aspects as follows: firstly, dynamo is linked to eccentric shaft through bearings. Next, the turning of dynamo makes eccentric shaft work. Eccentric shaft is linked to eccentric sleeve through keys. Then eccentric sleeve interworkswith bearings; bearings and vibrating shaft are fixed by dowel; vibrating shaft and worktable are linked together. Thus, dynamo led to the turning of vibrating shaft, which further bring the turning of axial vibration of vibrating shaft. It is the operating principle of vibration worktable, which is easier than the operating principle of tool vibration. And those vibration worktables’ mechanical structure is easy and compact; their retrofit cost is lower; so these worktables are more suitable for the remolding of vertical drilling machine.Key Words: drilling, vibration drilling, vibration worktable.目录1 前言 01.1 课题简介 01.2 课题研究意义 01.3 振动钻削工艺的研究与发展 (2)振动钻削装置的研究与发展 (2)振动钻削加工工艺的理论发展 (10)1.4 振动钻削技术的应用 (12)在金属材料加工领域的应用 (12)深孔钻削加工领域 (12)微小孔加工领域 (13)在医疗器械行业领域 (14)1.5 本课题的主要任务 (14)2 轴向振动工作台的原理性设计 (15)2.1 振动钻削装置 (16)2.2 振动工作台的设计要求 (16)2.3振动钻削工作台的结构简介 (17)3 振动工作台的设计 (18)3.1 电机的选择 (18)电机类型的选择 (18)电机功率的选择 (18)传动带的选择 (19)3.2 偏心轴的设计 (20)3.3 偏心套的设计 (23)3.4 振动轴的设计 (23)4 零件的校核 (26)4.1 偏心轴的校核 (26)按扭转强度计算： (26)按弯扭强度计算 (26)4.2 键的校核 (28)4.3 润滑及密封 (28)润滑 (28)密封方式 (29)5 结论 (30)参考文献 (31)致谢 (33)1前言孔时实现零件功能的基本结构也是机械加工中的关键性工序。
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编号摘要孔加工是金属切削加工中最常用的加工工艺。
据统计,孔加工的金属切除量约占切削加工总金属切除量的1/3,钻头的产量约占刀具总产量的60%。
目前用于加工微小孔的工艺方法虽然较多,但应用最广泛、生产实用性最强的仍是采用麻花钻钻削加工。
随着对孔加工质量和效率的要求不断提高,传统的钻削工艺已显示出极大的局限性,而近年来迅速发展的振动钻削工艺则日益显示出其独特的优势及广阔的应用前景。
本文主要介绍了振动钻削，振动钻削是振动切削的一个分支，它与普通钻削的区别在于钻孔过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。
振动方式主要有三种,即轴向振动、扭转振动和复合振动。
本文讲述了如何匹配加工参数来实现精密深孔的加工，并设计了扭振发生装置，综合分析了振动钻削的工艺效果。
低频振动切削技术目前已应用于孔加工(包括钻、扩、铰、锁、攻丝等)和外圆车削加工等领域，解决实际生产中诸如切屑处理、改善切削加工性、提高加工质量、延长刀具寿命等问题，理论上也获得了许多发展。
关键词：麻花钻；振动钻削；振动装置；低频振动AbstractHole processing is the most commonly used metal cutting machining processing technology. According to statistics, hole machining of metal removal accounted for about one-third of the total machining metal removal of the, drill production accounted for about 60% of the total tool production. Process methods now used for machining small holes while more, but the strongest is still the most widely used, the production practicality is uses the twist drill drilling processing. As the hole of the requirement of increasing the quality and efficiency, the traditional drilling technology has shown great limitations, in recent years the rapid development of the vibration drilling technology is increasingly shows its unique advantages and broad application prospects.Vibration drilling is mainly introduced in this paper, the vibration drilling is a branch of vibration cutting, the difference between it and common drilling through vibration device in the process of drilling bit and generate controllable relative movement between parts. Vibration mode mainly has three kinds, namely axial vibration, torsional vibration, and vibration compound.This article tells the story of how the matching processing parameters to achieve precision deep hole machining, and torsional vibration generator is designed, the comprehensive analysis of the vibration drilling technology effect. Low frequency vibration cutting technology has been applied to the machining (including drilling, expanding, hinge, lock, tapping, etc.) and cylindrical turning processing, etc, to solve practical production in cutting machining, such as chip removal, improve processing quality, prolong tool life and other issues, theory also received many development.Keywords：Twist drill ；Vibration drilling；Vibration device；Low frequency vibration目录摘要 (I)Abstract (II)目录........................................................................................................................................... V I 1 绪论 (1)1.1 振动钻削技术的发展历史 (1)1.2 振动钻削的工艺效果 (2)1.3 振动钻削的应用前景及前沿课题 (4)2 振动钻削的原理 (7)2.1 振动钻削的机理 (7)2.2振动钻削系统的稳定性与振幅损失 (8)2.2.1 振动钻削时的切削力 (9)2.2.2 振动钻削系统的稳定性 (10)2.2.3 产生横向摆振与钻杆弯曲振动的原因 (12)2.2.4 振幅损失 (13)3 深孔加工的高效解决方案 (14)3.1深孔加工 (14)4装置设计 (16)4.1装置总体方案 (16)4.2电机的选择 (18)4.3带传动设计 (20)4.3.1 确定计算功率Pca (20)4.3.2选择带型 (20)4.3.3 确定带轮的基准直径 (20)4.3.4 确定中心距a和带的基准长度Ld (21)4.3.5验算主动轮上的包角α1 (21)4.3.6确定带的根数Z (21)4.3.7确定带的预紧力F0 (22)4.3.8计算带传动作用在轴上的力（简称压轴力）F p (22)4.3.9 V带轮设计 (22)4.3.10 V带传动的张紧装置 (23)4.4偏心轴及其附件设计 (24)4.4.1 轴承的选用 (26)4.4.2轴承底座 (27)4.4.3 端盖和透盖 (28)4.4.4 偏心销钉 (29)4.5主轴及其附件设计 (29)4.5.1 主轴 (29)4.5.2 弹性夹头 (30)4.5.3 轴承的选用 (31)4.5.4 轴承座 (32)4.5.5 夹紧螺母 (32)4.5.6 轴承盖 (33)4.5.7 摆杆 (33)4.6底板设计 (33)5 致谢 (35)参考文献 (36)1 绪论1.1 振动钻削技术的发展历史据统计，孔加工是金属切削加工中最重要的工序之一。
约占所有金属切削加工工序的33%。
我国每年生产钻头用的高速钢消耗量约占刀具生产中高速钢消耗总量的70%。
可见，在机械加工中孔加工占有很重要的地位，尤其是航空、航天、汽车、电子和计算机等行业，孔加工更显示出其得天独厚的地位。
例如，一架波音747约有200万个连接孔，机械连接工作量（不包括总装）约占机械加工工作量的20%。
随着现代化进程的不断推进，高科技产品层出不穷，孔加工的数量与日俱增!孔加工的地位也在不断地上升。
同时对孔加工质量的要求也越来越高，这无疑给孔加工带来巨大挑战。
目前用来加工微小孔的方法很多，但在国内外应用最广泛、生产实用性最强的要数麻花钻的钻削加工。
然而!以往的大量实验结果证明，普通钻削很难承担起这一历史使命，非传统的振动钻削新工艺越来越显示出其独特的优势。
目前用于加工微小孔的工艺方法虽然较多,但应用最广泛、生产实用性最强的仍是采用麻花钻钻削加工。
随着对孔加工质量和效率的要求不断提高,传统的钻削工艺已显示出极大的局限性,而近年来迅速发展的振动钻削工艺则日益显示出其独特的优势及广阔的应用前景。
振动钻削是振动切削的一个分支,它与普通钻削的区别在于钻孔过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。
振动方式主要有三种,即轴向振动(振动方向与钻头轴线方向相同)、扭转振动(振动方向与钻头旋转方向相同)和复合振动(轴向振动与扭转振动迭加)。
其中,轴向振动易于实现,工艺效果良好,在振动钻削中占主导地位。
振动的激励方式主要有超声波振动、机械振动、液压振动和电磁振动。
其中,超声波振动的频率通常在kHz16以上,所以也称为高频振动钻削;其它三种振动方式的频率一般为几百赫兹,故称为低频振动钻削。
振动钻削改变了传统钻削的切削机理。
在振动钻削过程中,当主切削刃与工件不分离(不分离型振动钻削)时,切削速度、切削方向等参数产生周期性变化;当主切削刃与工件时切离(分离型振动钻削)时,切削过程变成脉冲式的断续切削。
当振动参数(振动频率和振幅)、进给量、主轴转速等选择合理时,可明显提高钻入定位精度及孔的尺寸精度、圆度和表面质量,减小出口毛刺,降低切削力和切削温度,延长钻头寿命。
振动钻削良好的工艺效果已引起国内外研究者的普遍关注,自1954年日本宇都宫大学的隈部淳一郎教授提出振动钻削理论以来,各国学者对振动钻削进行了大量理论研究及实验分析,取得了许多有价值的研究成果,其中一些成果已逐步应用于加工领域。
低频振动切削技术目前已应用于孔加工(包括钻、扩、铰、锁、攻丝等)和外圆车削加工等领域，解决实际生产中诸如切屑处理、改善切削加工性、提高加工质量、延长刀具寿命等问题，理论上也获得了许多发展。
1.2 振动钻削的国内外研究状况1970年代中期，在人们发现了振动钻削具有的一些优良工艺效果之后，为寻求科学的支持，国内外一些学者开始从理论上对振动钻削的机理与特性进行探索，至今30多年来，主要对振动钻削的“钻头刚性化效果”理论、动态角度理论、振动断屑理论、脉冲能量和应力集中理论等进行了分析研究。