【正文】 振動(dòng)攻絲工作參數(shù)的研究【摘要】：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械零件精度的要求也越來越高，同時(shí)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(yīng)這些變化。振動(dòng)攻絲作為其中一個(gè)方面便應(yīng)運(yùn)而生。本文介紹了振動(dòng)攻絲的原理及特點(diǎn)，并且在掌握攻絲技術(shù)的前提下，通過幾種材料的振動(dòng)攻絲實(shí)驗(yàn)，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、比較，最終得出了幾種材料的最佳振動(dòng)攻絲工作參數(shù)組合?！娟P(guān)鍵詞】：振動(dòng)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(yuǎn)比鉆孔、鉸孔和鏜孔等孔加工復(fù)雜。它一方面要控制螺孔外徑、內(nèi)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(nèi)螺紋普遍存在螺紋齒形不規(guī)則，精度低，表面質(zhì)量差等缺點(diǎn)，對(duì)某些要求表面質(zhì)量高的內(nèi)螺紋，目前常用研磨來達(dá)到，造成加工效率低。為此尋找一種高效率精密內(nèi)螺紋的加工方法具有很重要的意義。振動(dòng)攻絲作為一種特種加工方法，在許多國家進(jìn)行了研究并得到應(yīng)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(dòng)攻絲機(jī)上做攻絲實(shí)驗(yàn)，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(zhǔn)確數(shù)值，在通過這些數(shù)值的選擇得到最好的那個(gè)的攻絲參數(shù)，這樣就是這種材料的最佳攻絲參數(shù)，同時(shí)也得出了工作參數(shù)對(duì)攻絲效果的影響。2實(shí)驗(yàn)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(dòng)攻絲機(jī)有兩個(gè)可變的參數(shù)， 即主軸電機(jī)頻率f1，凸輪電機(jī)頻率f2，對(duì)這兩個(gè)參數(shù)分別做如下表的變化來進(jìn)行振動(dòng)攻絲實(shí)驗(yàn)。最后我在得出結(jié)論的時(shí)候，不能用這兩個(gè)參數(shù)來進(jìn)行分析，所以將這兩個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)化為主軸轉(zhuǎn)速和振動(dòng)頻率后在進(jìn)行結(jié)果的分析。將得到的螺紋孔編號(hào)去測量數(shù)據(jù)，如下表：螺紋規(guī)格材料名稱主軸轉(zhuǎn)速（r/min）振動(dòng)頻率（Hz）M61銅160~42095~320M61Q235160~42095~320M61鋁160~42095~3203結(jié)論分析首先將主軸電機(jī)頻率和凸輪電機(jī)頻率轉(zhuǎn)化為主軸轉(zhuǎn)速和振動(dòng)頻率，在進(jìn)行結(jié)論的分析。表3銅表面粗糙度主軸轉(zhuǎn)速振動(dòng)頻率16024032042095136193238286320通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著振動(dòng)頻率的增加，表面粗糙度在逐漸的減小，表面質(zhì)量越來越好。而在振動(dòng)頻率一定的情況下，隨著的主軸轉(zhuǎn)速的增加，表面粗糙度越來越大。說明銅在正常的范圍內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速越低，振動(dòng)頻率越高的情況下，攻絲的表面質(zhì)量越好。這種材料普通攻絲的表面粗糙度很明顯比振動(dòng)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(zhì)量不如振動(dòng)攻絲。表4 Q235表面粗糙度主軸轉(zhuǎn)速振動(dòng)頻率16024032042095136193238286320通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著振動(dòng)頻率的增加，表面粗糙度在逐漸的減小，表面質(zhì)量越來越好。而在振動(dòng)頻率一定的情況下，隨著的主軸轉(zhuǎn)速的增加，表面粗糙度越來越大。說明Q235在正常的范圍內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速越低，振動(dòng)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(dòng)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(zhuǎn)速振動(dòng)頻率160240320420238286320這種材料在低振動(dòng)頻率下，表面質(zhì)量非常不好，所以我選擇了振動(dòng)頻率在5070的范圍內(nèi)這些螺紋去測量表面粗糙度，從這些數(shù)據(jù)看出，振動(dòng)頻率的逐漸加大，表面粗糙度也越來越小，主軸轉(zhuǎn)速的逐漸增大，表面粗糙度越來越大，而且有時(shí)出現(xiàn)攻不到絲的情況。說明鋁在正常的范圍內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速越低，振動(dòng)頻率越高的情況下，攻絲的效果越好。相對(duì)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(jī)上攻出的螺紋，通過觀察對(duì)比表面質(zhì)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(dòng)攻絲實(shí)驗(yàn)，以及數(shù)據(jù)的處理與分析，可以得到一個(gè)共同的結(jié)論，那就是正常的范圍內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速越低，振動(dòng)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(zhì)量明顯不如振動(dòng)攻絲。通過實(shí)驗(yàn)表明，振動(dòng)攻絲與普通攻絲有明顯的工藝效果：1）促進(jìn)切屑順利排出；2）切削力、切削扭矩小；3）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(xiàn)][1]隈部淳一郎．精密加工振動(dòng)切削(基礎(chǔ)與應(yīng)用)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985.[2]張杰,杜宇波，[J].陜西工學(xué)院學(xué)報(bào),2002,18(3):13.[3]張杰，杜宇波，[J].陜西工學(xué)院學(xué)報(bào),2002,18(2):13.[4]金關(guān)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(xué)永，何允紀(jì)，[J] 江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）2002年01期.[6]呂英波,何聰惠，[J] 機(jī)電技術(shù)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(yuǎn)比鉆孔、鉸孔和鏜孔等孔加工復(fù)雜。它一方面要控制螺孔外徑、內(nèi)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(nèi)螺紋普遍存在螺紋齒形不規(guī)則，精度低，表面質(zhì)量差等缺點(diǎn)，對(duì)某些要求表面質(zhì)量高的內(nèi)螺紋，目前常用研磨來達(dá)到，造成加工效率低。為此尋找一種高效率精密內(nèi)螺紋的加工方法具有很重要的意義。振動(dòng)攻絲作為一種特種加工方法，許多國家都在進(jìn)行研究，有些并得到應(yīng)用取得很好的加工效果。最早將振動(dòng)引入到加工技術(shù)是1954年日本的隈部淳一郎教授提出的，由于振動(dòng)加工良好的工藝效果引起國內(nèi)外研究者普遍關(guān)注，并很快應(yīng)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(shù)領(lǐng)域都應(yīng)用此技術(shù)。盡管振動(dòng)切削（包括振動(dòng)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(xué)者以及一些研究機(jī)構(gòu)在振動(dòng)攻絲方面取得了一系列可喜成果：可直接在臺(tái)鉆、立鉆、搖臂鉆、加工中心的主軸上實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)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(jié)出許多有用的結(jié)論。到目前為止，人們在振動(dòng)攻絲的機(jī)理和攻絲試驗(yàn)系統(tǒng)的研究中已經(jīng)取得了一些經(jīng)驗(yàn)，但也存在很多制約該技術(shù)應(yīng)用的問題，其一是振動(dòng)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(dòng)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(shè)計(jì)一種合理的振動(dòng)攻絲系統(tǒng)等。目前還很難對(duì)振動(dòng)切削理論在振動(dòng)切削特別是在振動(dòng)攻絲過程中進(jìn)行準(zhǔn)確的測定，因此還不能構(gòu)成一種統(tǒng)一的理論體系。振動(dòng)加工技術(shù)在美國、英國、德國、韓國、印度也有研究。我國的江蘇大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位都開展了對(duì)振動(dòng)加工技術(shù)的研究，取得了不少的實(shí)驗(yàn)及理論成果。他們的研究再一次證明了振動(dòng)攻絲有利于減小攻絲扭矩，提高攻絲質(zhì)量以及延長絲錐壽命。目前，振動(dòng)攻絲技術(shù)還沒有推廣使用。雖然人們已經(jīng)通過單因數(shù)實(shí)驗(yàn)法研究某一個(gè)參數(shù)對(duì)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(dòng)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(zhì)量，還未形成一個(gè)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(dòng)攻絲技術(shù)是一種“年輕”的工藝方法。為了使這一技術(shù)能有效地在生產(chǎn)中發(fā)揮作用，必須進(jìn)一步研究振動(dòng)加工的機(jī)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(shù)能夠切實(shí)地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程。近幾年，由于材料科學(xué)的飛速發(fā)展，具有優(yōu)良機(jī)械和物理性能新型材料不斷涌現(xiàn)，并逐漸在各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。高強(qiáng)度、高硬度金屬材料、正交纖維束增強(qiáng)復(fù)合材料及涂層材料等的應(yīng)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(yīng)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(dòng)攻絲由于它的種種優(yōu)點(diǎn)必將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。對(duì)于振動(dòng)攻絲的研究主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：1 ）在充分考慮各種復(fù)雜因素尤其是非線性因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)造能夠反映攻絲過程