閥口微孔是氣體質(zhì)量流量計(jì)的關(guān)鍵,其精度和質(zhì)量要求較高,加工難度很大。北京某公司在加工材料為不銹鋼的某閥口上直徑0.08mm的微孔時(shí),由于工藝參數(shù)選的不盡合理以及無對(duì)刀儀的局限,微鉆折斷嚴(yán)重,生產(chǎn)效率低,成本較高。因此對(duì)微孔加工工藝的改進(jìn)是企業(yè)迫切需要解決的實(shí)際生產(chǎn)難題。

本文針對(duì)微孔鉆削時(shí)微鉆折斷率高、鉆削效率低的問題,分析了導(dǎo)致微鉆折斷的主要原因,在此基礎(chǔ)上采用正交試驗(yàn)方法對(duì)刀具幾何參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,同時(shí)以最大生產(chǎn)率為目標(biāo)函數(shù)對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,最后設(shè)計(jì)了輔助對(duì)刀裝置。

通過以上工藝改進(jìn),降低了刀具折斷率,提高了鉆削效率,主要包括以下研究?jī)?nèi)容:

(1)折斷原因的分析:用靜力學(xué)分析了微鉆受力時(shí)應(yīng)力分布情況,得出微鉆發(fā)生應(yīng)力突變的部位;通過理論計(jì)算得出微鉆在理想受力狀態(tài)下的折斷原因;選取實(shí)際生產(chǎn)中折斷微鉆的斷面,結(jié)合金屬斷裂理論得到微鉆折斷的主要原因。

(2)刀具幾何參數(shù)優(yōu)化:根據(jù)微鉆折斷的主要原因,對(duì)不同參數(shù)下的微鉆進(jìn)行了剛度有限元分析;采用正交試驗(yàn)得到各個(gè)參數(shù)對(duì)微鉆剛度的影響程度,選取了較優(yōu)的幾何參數(shù)組合。

(3)刀具切削參數(shù)優(yōu)化:借助DEFORM-3D獲取了不同切削參數(shù)下的鉆削力,對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行回歸分析,得到鉆削力的經(jīng)驗(yàn)公式,并對(duì)其進(jìn)行了顯著性與精度分析;以最大生產(chǎn)率為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

(4)設(shè)計(jì)輔助對(duì)刀裝置:以對(duì)刀精度和受力為設(shè)計(jì)目標(biāo),設(shè)計(jì)了輔助對(duì)刀裝置,并對(duì)其關(guān)鍵難點(diǎn):精度和受力進(jìn)行了分析。上述工藝改進(jìn)的部分結(jié)果已經(jīng)應(yīng)用到加工閥口0.08mm的微孔的實(shí)際生產(chǎn)中,收到了良好的經(jīng)濟(jì)效果,同時(shí)本課題的工作對(duì)不銹鋼類微孔加工工藝的研究也具有一定的借鑒意義。