14、金属加工中的振动分析与工具磨损研究

金属加工中的振动分析与工具磨损研究

在金属加工领域，钻孔和电火花加工是常见的工艺，但这些过程中存在的振动和工具磨损问题一直是影响加工质量和效率的关键因素。本文将围绕BTA深孔钻床的振动分析以及旋转铜工具电极在电火花钻孔中的工具磨损率展开探讨。

BTA深孔钻床的振动分析

1. BTA深孔钻技术概述

深孔钻技术专门用于加工长径比高（L/d > 10）的孔，能保证良好的表面光洁度和直线度。对于深度与孔径比大于20的深孔，镗削套料协会（BTA）技术是一种有效的解决方案。BTA刀具的切削刃非对称，能产生径向切削力，结合导向垫，为刀具在钻孔过程中提供自导路径，使钻出的孔直线度更佳。此外，高流量的切削液能强制排出金属屑，这是BTA技术相对于普通钻孔的额外优势。

然而，深孔钻通常需要使用细长刀具，其静态和动态刚度较低，容易导致不良的颤振和螺旋现象，从而增加废品率。由于BTA加工通常是最后一道工序，任何废品都会导致生产时间和利润的巨大损失，因此对该工艺的可靠性要求极高。

2. 实验工作

• 实验方法 ：使用压力传感器、音频传感器、加速度计或位移传感器来研究各种加工操作中的振动。实验采用CNC BTA深孔钻床，其床身长度为9.5米，最大主轴转速为1150 RPM，最大进给速度为133 mm/min，最大主轴功率为30 KW。工件材料为退火的高合金钢（225BHN），使用直径为125 mm的商用多刃BTA坚固钻头，该钻头配备三个导向垫和五个切削刀片。在加工过程中，刀具静止，工件旋转。
• 振动幅度的实验测量 ：通过快速傅里叶