【正文】 振動攻絲工作參數(shù)的研究【摘要】：隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，對機械零件精度的要求也越來越高，同時出現(xiàn)了一大批新型的難加工材料，人們必須尋求新的加工方法，以適應這些變化。振動攻絲作為其中一個方面便應運而生。本文介紹了振動攻絲的原理及特點，并且在掌握攻絲技術的前提下，通過幾種材料的振動攻絲實驗，將得到的數(shù)據進行處理、分析、比較，最終得出了幾種材料的最佳振動攻絲工作參數(shù)組合?！娟P鍵詞】：振動攻絲 工作參數(shù) 表面粗糙度 在金屬切削加工中，螺紋孔的加工遠比鉆孔、鉸孔和鏜孔等孔加工復雜。它一方面要控制螺孔外徑、內徑、中徑等參數(shù)，另一方面還要保證螺孔有小的表面粗糙度。普通攻絲加工出的內螺紋普遍存在螺紋齒形不規(guī)則，精度低，表面質量差等缺點，對某些要求表面質量高的內螺紋，目前常用研磨來達到，造成加工效率低。為此尋找一種高效率精密內螺紋的加工方法具有很重要的意義。振動攻絲作為一種特種加工方法，在許多國家進行了研究并得到應用取得很好的加工效果。1研究方案的確定選擇幾種材料，在振動攻絲機上做攻絲實驗，通過各種參數(shù)的變化做出不同的螺紋孔，測出這些螺紋孔的表面粗糙度的準確數(shù)值，在通過這些數(shù)值的選擇得到最好的那個的攻絲參數(shù)，這樣就是這種材料的最佳攻絲參數(shù)，同時也得出了工作參數(shù)對攻絲效果的影響。2實驗方案的確定選擇3種常用的材料，分別是銅，Q235，鋁，具體下表1表1材料及螺紋參數(shù)材料名稱螺紋規(guī)格螺紋底孔直徑（mm）銅M615Q235M615鋁M615 本次使用的振動攻絲機有兩個可變的參數(shù)， 即主軸電機頻率f1，凸輪電機頻率f2，對這兩個參數(shù)分別做如下表的變化來進行振動攻絲實驗。最后我在得出結論的時候，不能用這兩個參數(shù)來進行分析，所以將這兩個參數(shù)轉化為主軸轉速和振動頻率后在進行結果的分析。將得到的螺紋孔編號去測量數(shù)據，如下表：螺紋規(guī)格材料名稱主軸轉速（r/min）振動頻率（Hz）M61銅160~42095~320M61Q235160~42095~320M61鋁160~42095~3203結論分析首先將主軸電機頻率和凸輪電機頻率轉化為主軸轉速和振動頻率，在進行結論的分析。表3銅表面粗糙度主軸轉速振動頻率16024032042095136193238286320通過實驗數(shù)據說明，當主軸轉速一定時，隨著振動頻率的增加，表面粗糙度在逐漸的減小，表面質量越來越好。而在振動頻率一定的情況下，隨著的主軸轉速的增加，表面粗糙度越來越大。說明銅在正常的范圍內，主軸轉速越低，振動頻率越高的情況下，攻絲的表面質量越好。這種材料普通攻絲的表面粗糙度很明顯比振動攻絲的整體表面粗糙度都大，而且表面有明顯的不平整，表面質量不如振動攻絲。表4 Q235表面粗糙度主軸轉速振動頻率16024032042095136193238286320通過實驗數(shù)據說明，當主軸轉速一定時，隨著振動頻率的增加，表面粗糙度在逐漸的減小，表面質量越來越好。而在振動頻率一定的情況下，隨著的主軸轉速的增加，表面粗糙度越來越大。說明Q235在正常的范圍內，主軸轉速越低，振動頻率越高的情況下，攻絲的效果越好。和銅比較，它的表面粗糙度明顯的要大一些。這種這種材料普通攻絲的表面粗糙度很明顯比振動攻絲的整體表面粗糙度都大，而且在攻絲過程中出現(xiàn)攻絲攻不透，絲錐被夾住的情況。表5鋁表面粗糙度主軸轉速振動頻率160240320420238286320這種材料在低振動頻率下，表面質量非常不好，所以我選擇了振動頻率在5070的范圍內這些螺紋去測量表面粗糙度，從這些數(shù)據看出，振動頻率的逐漸加大，表面粗糙度也越來越小，主軸轉速的逐漸增大，表面粗糙度越來越大，而且有時出現(xiàn)攻不到絲的情況。說明鋁在正常的范圍內，主軸轉速越低，振動頻率越高的情況下，攻絲的效果越好。相對于上面兩種材料，它的粗糙度明顯的增大了。這種材料在普通攻絲機上攻出的螺紋，通過觀察對比表面質量非常不好，而且上面粘了很多的切屑。通過這三種材料的振動攻絲實驗，以及數(shù)據的處理與分析，可以得到一個共同的結論，那就是正常的范圍內，主軸轉速越低，振動頻率越高的情況下，攻絲的效果越好。而且普通攻絲的表面質量明顯不如振動攻絲。通過實驗表明，振動攻絲與普通攻絲有明顯的工藝效果：1）促進切屑順利排出；2）切削力、切削扭矩?。?）提高絲錐耐用度；4）提高加工精度；5）提高加工效率。[參考文獻][1]隈部淳一郎．精密加工振動切削(基礎與應用)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1985.[2]張杰,杜宇波，[J].陜西工學院學報,2002,18(3):13.[3]張杰，杜宇波，[J].陜西工學院學報,2002,18(2):13.[4]金關梁．螺紋加工與測量手冊[M] ．北京:國防工業(yè)出版社，1982.[5]陳學永，何允紀，[J] 江蘇理工大學學報（自然科學版）2002年01期.[6]呂英波,何聰惠，[J] 機電技術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 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 pared the data we get the optimum working parameter bination of the vibration tapping. [ Key Word ]: vibration tapping。 technical parameter。 surface roughness1 緒 論在金屬切削加工中，螺紋孔的加工遠比鉆孔、鉸孔和鏜孔等孔加工復雜。它一方面要控制螺孔外徑、內徑、中徑等參數(shù)，另一方面還要保證螺孔有小的表面粗糙度。普通攻絲加工出的內螺紋普遍存在螺紋齒形不規(guī)則，精度低，表面質量差等缺點，對某些要求表面質量高的內螺紋，目前常用研磨來達到，造成加工效率低。為此尋找一種高效率精密內螺紋的加工方法具有很重要的意義。振動攻絲作為一種特種加工方法，許多國家都在進行研究，有些并得到應用取得很好的加工效果。最早將振動引入到加工技術是1954年日本的隈部淳一郎教授提出的，由于振動加工良好的工藝效果引起國內外研究者普遍關注，并很快應用到攻絲等其它方面。目前，美、日俄、韓、印度等許多國家在國防和尖端技術領域都應用此技術。盡管振動切削（包括振動攻絲）在我國起步比較晚，但發(fā)展很快，特別是近幾年，許多專家學者以及一些研究機構在振動攻絲方面取得了一系列可喜成果：可直接在臺鉆、立鉆、搖臂鉆、加工中心的主軸上實現(xiàn)扭轉振動攻絲。絲錐壽命由原來的根本無法加工，提高到一把絲錐能加工幾十件到上百件；平均攻絲扭矩是普通攻絲的 1/15，螺紋精度得到明顯改善。在如何使攻絲效果最佳，盡量提高加工精度、降低表面粗糙度、減小攻絲扭矩等方面也做了大量的研究，并總結出許多有用的結論。到目前為止，人們在振動攻絲的機理和攻絲試驗系統(tǒng)的研究中已經取得了一些經驗，但也存在很多制約該技術應用的問題，其一是振動攻絲過程的影響參數(shù)有哪些，它們是如何影響攻絲效果和效率的；其二是振動攻絲需要什么樣的系統(tǒng)，哪種系統(tǒng)是最佳的，如何合理地設計一種合理的振動攻絲系統(tǒng)等。目前還很難對振動切削理論在振動切削特別是在振動攻絲過程中進行準確的測定，因此還不能構成一種統(tǒng)一的理論體系。振動加工技術在美國、英國、德國、韓國、印度也有研究。我國的江蘇大學、北京航空航天大學、哈爾濱工業(yè)大學等單位都開展了對振動加工技術的研究，取得了不少的實驗及理論成果。他們的研究再一次證明了振動攻絲有利于減小攻絲扭矩，提高攻絲質量以及延長絲錐壽命。目前，振動攻絲技術還沒有推廣使用。雖然人們已經通過單因數(shù)實驗法研究某一個參數(shù)對攻絲扭矩、攻絲效果和效率的影響，他們的研究也表明不同的材料、不同的攻絲直徑的最佳振動攻絲的工藝參數(shù)組合并不相同。但是，人們還不能確定到底有哪些因素影響攻絲扭矩和攻絲質量，還未形成一個能夠快速確定某種材料、某種攻絲直徑的最佳工藝參數(shù)組合。振動攻絲技術是一種“年輕”的工藝方法。為了使這一技術能有效地在生產中發(fā)揮作用，必須進一步研究振動加工的機理，優(yōu)化工藝參數(shù)的匹配，以期得到不同切削條件下的最佳切削工藝參數(shù)，使該技術能夠切實地應用于工業(yè)生產過程。近幾年，由于材料科學的飛速發(fā)展，具有優(yōu)良機械和物理性能新型材料不斷涌現(xiàn)，并逐漸在各個領域得到應用。高強度、高硬度金屬材料、正交纖維束增強復合材料及涂層材料等的應用日益廣泛，但由于這些新材料的加工性能很差，成為推廣應用的主要障礙，因此如何解決加工難的問題便顯得尤為重要。而振動攻絲由于它的種種優(yōu)點必將會得到更加廣泛的應用。對于振動攻絲的研究主要從以下幾個方面進行：1 ）在充分考慮各種復雜因素尤其是非線性因素的基礎上，構造能夠反映攻絲過程