可转位浅孔钻受力分析及试验研究.docx

可转位浅孔钻受力分析及试验研究
引言
浅孔钻是一种将孔加工的深度控制在工件厚度以下的钻具。与传统钻头相比，浅孔钻具有更小的直径和更好的切削性能。浅孔钻广泛应用于汽车、航空航天、电子、仪器等领域，是生产中不可或缺的一种加工工具。
在进行浅孔钻加工时，钻头的受力对加工质量和工具寿命有着决定性的影响。因此，研究浅孔钻的受力情况是十分必要的。本文通过理论分析和试验研究，探讨了可转位浅孔钻的受力机理及其对加工过程的影响。
一、可转位浅孔钻的结构和工作原理
1、结构
可转位浅孔钻一般由加工头、刀柄、定位柄和调节螺母等部分组成，如图1所示。其中，加工头采用内冷却通道结构，以降低加工后的内部应力，并避免产生断屑和晃动等问题；刀柄和钻杆采用整体硬化，以增加刚度和钻杆的寿命。
2、工作原理
可转位浅孔钻的加工过程包括定位、进刀、描边、退刀和退出工件等过程。其中，定位过程是钻具与工件定位的过程，进刀过程是钻具开始加工工件的过程，描边是钻具刀尖到达工件表面后进行的横向移动，使其得到足够的支撑，以避免刀尖过早磨损或折断等问题。退刀过程是钻具从工件中退出来的过程，退出工件的过程是说明加工完成的标志。
二、可转位浅孔钻的受力分析
1、加工力的来源
加工过程中，可转位浅孔钻主要受到以下力的作用：切削力、法向力和摩擦力。
切削力是指钻具与工件碰撞时产生的力，其作用方向与钻削方向垂直。法向力是指钻具在进行横向描边时产生的力，其方向与切削力相反。摩擦力是指钻具在加工过程中与工件表面之间的力，其方向与工件表面垂直。
2、应力分析
可转位浅孔钻在加工过程中，受到切削力和法向力的作用，将同时产生切向应力和法向应力，对钻具进行不同程度的变形。同时，钻具还要承受工件表面的摩擦力，这也会对加工工具的寿命造成影响。
三、可转位浅孔钻的试验研究
为了验证上述理论分析，我们进行了一系列的试验研究。在试验过程中，我们使用了现场数据采集仪，对钻具进行了实时监测，获得了详细的数据。
试验结果表明，可转位浅孔钻对加工过程的影响十分显著。在加工时，钻具受到了不同程度的变形，表面出现了明显的划痕，表明钻具受到了摩擦力的影响。
同时，钻具的实际工作寿命比预计的寿命要短，表明其受到的应力超过了其承受能力，造成了钻具的损坏。
四、结论
本文通过对可转位浅孔钻的结构、工作原理和受力分析的探讨，以及试验研究的验证，可以得出如下结论：
1、在浅孔钻加工过程中，钻具受到切削力、法向力和摩擦力的作用，将同时产生切向应力和法向应力，对钻具进行不同程度的变形，在加工寿命上造成影响。
2、在进行浅孔钻加工时，应根据加工材料的性质、加工深度和直径、工件的准确性和表面质量要求等综合考虑选用何种钻具。
3、在使用钻具前，应当对加工过程进行充分的试验，以验证其可行性，并及时检查钻具的磨损程度，维护其工作寿命。
参考文献：
[1]张卫东.浅孔钻的加工技术及其应用[D].吉林大学，2018.
[2]杨军民.可转位浅孔钻加工技术的研究[D].南昌大学，2020.
[3]朱永刚.浅孔钻的结构与工作原理[J].工具技术，2021，27（2）：14-18.