毕业设计--振动攻丝工作参数的研究

振动攻丝工作参数的研究【摘要】：随着现代科学技术的不断发展，对机械零件精度的要求也越来越高，同时出现了一大批新型的难加工材料，人们必须寻求新的加工方法，以适应这些变化。

振动攻丝作为其中一个方面便应运而生。

本文介绍了振动攻丝的原理及特点，并且在掌握攻丝技术的前提下，通过几种材料的振动攻丝实验，将得到的数据进行处理、分析、比较，最终得出了几种材料的最佳振动攻丝工作参数组合。

【关键词】：振动攻丝工作参数表面粗糙度在金属切削加工中，螺纹孔的加工远比钻孔、铰孔和镗孔等孔加工复杂。

它一方面要控制螺孔外径、内径、中径等参数，另一方面还要保证螺孔有小的表面粗糙度。

普通攻丝加工出的内螺纹普遍存在螺纹齿形不规则，精度低，表面质量差等缺点，对某些要求表面质量高的内螺纹，目前常用研磨来达到，造成加工效率低。

为此寻找一种高效率精密内螺纹的加工方法具有很重要的意义。

振动攻丝作为一种特种加工方法，在许多国家进行了研究并得到应用取得很好的加工效果。

1研究方案的确定选择几种材料，在振动攻丝机上做攻丝实验，通过各种参数的变化做出不同的螺纹孔，测出这些螺纹孔的表面粗糙度的准确数值，在通过这些数值的选择得到最好的那个的攻丝参数，这样就是这种材料的最佳攻丝参数，同时也得出了工作参数对攻丝效果的影响。

2实验方案的确定2.1实验材料的选择选择3种常用的材料，分别是铜，Q235，铝，具体下表1表1材料及螺纹参数2.2振动攻丝的工作参数本次使用的振动攻丝机有两个可变的参数，即主轴电机频率f1，凸轮电机频率f2，对这两个参数分别做如下表的变化来进行振动攻丝实验。

最后我在得出结论的时候，不能用这两个参数来进行分析，所以将这两个参数转化为主轴转速和振动频率后在进行结果的分析。

将得到的螺纹孔编号去测量数据，如下表：表3.2实验条件3结论分析首先将主轴电机频率和凸轮电机频率转化为主轴转速和振动频率，在进行结论的分析。

3.1材料铜结果分析表3铜表面粗糙度通过实验数据说明，当主轴转速一定时，随着振动频率的增加，表面粗糙度在逐渐的减小，表面质量越来越好。

而在振动频率一定的情况下，随着的主轴转速的增加，表面粗糙度越来越大。

说明铜在正常的范围内，主轴转速越低，振动频率越高的情况下，攻丝的表面质量越好。

这种材料普通攻丝的表面粗糙度很明显比振动攻丝的整体表面粗糙度都大，而且表面有明显的不平整，表面质量不如振动攻丝。

3.2材料Q235结果分析表4 Q235表面粗糙度通过实验数据说明，当主轴转速一定时，随着振动频率的增加，表面粗糙度在逐渐的减小，表面质量越来越好。

而在振动频率一定的情况下，随着的主轴转速的增加，表面粗糙度越来越大。

说明Q235在正常的范围内，主轴转速越低，振动频率越高的情况下，攻丝的效果越好。

和铜比较，它的表面粗糙度明显的要大一些。

这种这种材料普通攻丝的表面粗糙度很明显比振动攻丝的整体表面粗糙度都大，而且在攻丝过程中出现攻丝攻不透，丝锥被夹住的情况。

3.2材料铝结果分析表5铝表面粗糙度这种材料在低振动频率下，表面质量非常不好，所以我选择了振动频率在50-70的范围内这些螺纹去测量表面粗糙度，从这些数据看出，振动频率的逐渐加大，表面粗糙度也越来越小，主轴转速的逐渐增大，表面粗糙度越来越大，而且有时出现攻不到丝的情况。

说明铝在正常的范围内，主轴转速越低，振动频率越高的情况下，攻丝的效果越好。

相对于上面两种材料，它的粗糙度明显的增大了。

这种材料在普通攻丝机上攻出的螺纹，通过观察对比表面质量非常不好，而且上面粘了很多的切屑。

通过这三种材料的振动攻丝实验，以及数据的处理与分析，可以得到一个共同的结论，那就是正常的范围内，主轴转速越低，振动频率越高的情况下，攻丝的效果越好。

而且普通攻丝的表面质量明显不如振动攻丝。

通过实验表明，振动攻丝与普通攻丝有明显的工艺效果：1）促进切屑顺利排出；2）切削力、切削扭矩小；3）提高丝锥耐用度；4）提高加工精度；5）提高加工效率。

[参考文献][1]隈部淳一郎．精密加工-振动切削(基础与应用)[M]．北京：机械工业出版社，1985.[2]张杰,杜宇波，杨明亮.一种新型内凸轮摇块式激振器的原理与运动分析[J].陕西工学院学报,2002,18(3):1-3.[3]张杰，杜宇波，杨明亮.一种内凸轮齿轮式主轴激振器的原理与结构[J].陕西工学院学报,2002,18(2):1-3.[4]金关梁．螺纹加工与测量手册[M] ．北京:国防工业出版社，1982.[5]陈学永，何允纪，蔡兰等.工艺参数对振动攻丝加工影响的实验研究[J] 江苏理工大学学报（自然科学版）2002年01期.[6]吕英波,何聪惠，郑书河.振动攻丝的研究及发展前景[J] 机电技术2005年第1期.Study of Vibration Tapping Working ParameterBai Yufeng(Grade03,Class1,Major Observation and control technology and instrument, school of mechanical engineering, Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi)tutor: Yan Guoying[ Abstract ]:With the development of the technology,the requests of the precision of the machine element are more and more higher , at the sametime there emerqenced a large quantities of refractory stuff，we must look for new processing method, to adapt these transformations, qua one of these aspects.Vibration tapping emerqed as the times require. In this paper ,we introduced the elements and characteristic of the vibration tapping and on the premise of predominated the tap technic, by the vibration tapping experimention of several stuff disposaled ,analysised and compared the data we get the optimum working parameter combination of the vibration tapping.[ Key Word ]:vibration tapping; technical parameter;surface roughness1 绪论1.1引言在金属切削加工中，螺纹孔的加工远比钻孔、铰孔和镗孔等孔加工复杂。

它一方面要控制螺孔外径、内径、中径等参数，另一方面还要保证螺孔有小的表面粗糙度。

普通攻丝加工出的内螺纹普遍存在螺纹齿形不规则，精度低，表面质量差等缺点，对某些要求表面质量高的内螺纹，目前常用研磨来达到，造成加工效率低。

为此寻找一种高效率精密内螺纹的加工方法具有很重要的意义。

振动攻丝作为一种特种加工方法，许多国家都在进行研究，有些并得到应用取得很好的加工效果。

最早将振动引入到加工技术是1954年日本的隈部淳一郎教授提出的，由于振动加工良好的工艺效果引起国内外研究者普遍关注，并很快应用到攻丝等其它方面。

目前，美、日俄、韩、印度等许多国家在国防和尖端技术领域都应用此技术。

尽管振动切削（包括振动攻丝）在我国起步比较晚，但发展很快，特别是近几年，许多专家学者以及一些研究机构在振动攻丝方面取得了一系列可喜成果：可直接在台钻、立钻、摇臂钻、加工中心的主轴上实现扭转振动攻丝。

丝锥寿命由原来的根本无法加工，提高到一把丝锥能加工几十件到上百件；平均攻丝扭矩是普通攻丝的 1/15，螺纹精度得到明显改善。

在如何使攻丝效果最佳，尽量提高加工精度、降低表面粗糙度、减小攻丝扭矩等方面也做了大量的研究，并总结出许多有用的结论。

1.2振动攻丝研究存在的问题及应用前景1.2.1振动攻丝研究存在的问题到目前为止，人们在振动攻丝的机理和攻丝试验系统的研究中已经取得了一些经验，但也存在很多制约该技术应用的问题，其一是振动攻丝过程的影响参数有哪些，它们是如何影响攻丝效果和效率的；其二是振动攻丝需要什么样的系统，哪种系统是最佳的，如何合理地设计一种合理的振动攻丝系统等。

目前还很难对振动切削理论在振动切削特别是在振动攻丝过程中进行准确的测定，因此还不能构成一种统一的理论体系。

振动加工技术在美国、英国、德国、韩国、印度也有研究。

我国的江苏大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等单位都开展了对振动加工技术的研究，取得了不少的实验及理论成果。

他们的研究再一次证明了振动攻丝有利于减小攻丝扭矩，提高攻丝质量以及延长丝锥寿命。

目前，振动攻丝技术还没有推广使用。

虽然人们已经通过单因数实验法研究某一个参数对攻丝扭矩、攻丝效果和效率的影响，他们的研究也表明不同的材料、不同的攻丝直径的最佳振动攻丝的工艺参数组合并不相同。

但是，人们还不能确定到底有哪些因素影响攻丝扭矩和攻丝质量，还未形成一个能够快速确定某种材料、某种攻丝直径的最佳工艺参数组合。

振动攻丝技术是一种“年轻”的工艺方法。

为了使这一技术能有效地在生产中发挥作用，必须进一步研究振动加工的机理，优化工艺参数的匹配，以期得到不同切削条件下的最佳切削工艺参数，使该技术能够切实地应用于工业生产过程。

1.2.2振动攻丝的应用前景近几年，由于材料科学的飞速发展，具有优良机械和物理性能新型材料不断涌现，并逐渐在各个领域得到应用。

高强度、高硬度金属材料、正交纤维束增强复合材料及涂层材料等的应用日益广泛，但由于这些新材料的加工性能很差，成为推广应用的主要障碍，因此如何解决加工难的问题便显得尤为重要。

而振动攻丝由于它的种种优点必将会得到更加广泛的应用。

对于振动攻丝的研究主要从以下几个方面进行：1 ）在充分考虑各种复杂因素尤其是非线性因素的基础上，构造能够反映攻丝过程机理的动力学模型，深入进行振动攻丝动力学特性的研究。

并从振动理论上进一步分析振动攻丝的动力学特性。

2 ）开发先进的振动攻丝设备。

振动攻丝是种先进加工工艺，振动参数对加工质量影响非常大，需要根据不同的加工对象和加工区段作相应变化。