原 文 題 目： 原 文 來 源： 學(xué) 生 姓 名： 所在院 (系 )部： 專 業(yè) 名 稱： 微螺紋 的旋風(fēng) 式 加工 旋風(fēng)式切削用于細(xì)軸微螺紋的加工，為此，開發(fā)了微型旋風(fēng)式切削設(shè)備。為了抑制工件的振動(dòng)，細(xì)絲軸被插在在金屬桿上的聚氨酯管中。通過向線 軸中心施加脈沖載荷對系統(tǒng)進(jìn)行了頻率分析。由于開封的夾持系統(tǒng)減小夾持力的振動(dòng)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)得到改進(jìn)。應(yīng)用開發(fā)的機(jī)床，在 簡介 微螺釘用于機(jī)械接頭和運(yùn)動(dòng)控制在微器件。不銹鋼和鈦合金難切材料，用于醫(yī)療和牙科設(shè)備 。 由于其生物相容性。雖然，到現(xiàn)在為止，大多數(shù)微元件已通過化學(xué)腐蝕和能源束過程，一些生產(chǎn)成本和生產(chǎn)利率問題依然存在。更有效和靈活的流程是對于微細(xì)的大規(guī)模生產(chǎn)要求。微機(jī)械處理，一個(gè)替代的過程，有顯著的進(jìn)展隨著微型工具和運(yùn)動(dòng)控制。微尺度切割、成 型和注塑成型的研究最近被應(yīng)用于微細(xì) 1,2制造。螺紋旋轉(zhuǎn)，這是一個(gè)用工具的材料去除過程和工件旋轉(zhuǎn)，已應(yīng)用于螺桿制造在許多機(jī)械行業(yè)，因?yàn)樗怯墒怯糜膊牧现瞥傻?，是用旋轉(zhuǎn)機(jī)械加工的。刀具磨損和切屑控制方面有許多優(yōu)點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)已被廣泛應(yīng)用于軸承和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)。莫漢和 孫姆緹 提出數(shù)學(xué)控制切削過程的模型和確定的工具在旋轉(zhuǎn) 4 的配置文件。提出了一個(gè)完整無缺的模型芯片形狀來估計(jì)最大芯片的切削力厚度和刀具工作接觸長度。他們分開了切削形成的材料去除前切邊和邊切割邊，并估計(jì)切割力由有限元（有限元）分析 5 。歌與作一種基于等 效切削體積的新模型在鐵的商業(yè)工具的切屑形成， 6 等。測量切削力分量與非接觸旋轉(zhuǎn)工具測功機(jī)與測量使用有限元分析工具，變形和模擬力亞當(dāng)斯 7 。郭等。還分析了刀具的加工角在旋轉(zhuǎn) 8 。雖然旋轉(zhuǎn)是有效的線程，在大直徑軸上的螺絲是一般的加工。這項(xiàng)研究適用于旋轉(zhuǎn)的細(xì)線切割細(xì)線微機(jī)械裝置。本文首先提出了一個(gè)概述旋轉(zhuǎn)過程及其加工優(yōu)勢。基于旋風(fēng)機(jī)構(gòu)，微旋轉(zhuǎn)機(jī)床一直開發(fā)的細(xì)線上加工微螺釘。因?yàn)楸〗z的剛度和阻尼較低，夾緊設(shè)備也被開發(fā)，以支持電線。振動(dòng)試驗(yàn)已經(jīng)進(jìn)行了驗(yàn)證改進(jìn)的動(dòng)態(tài)工件與夾持裝置的響應(yīng)。微螺釘已在 面精細(xì)，使用發(fā)達(dá)機(jī)床。一種機(jī)械模型描述獲得。 圖： 1螺紋旋轉(zhuǎn) 刀具 圖 2： 床 在切削參數(shù)切削厚度。這個(gè)切削厚度進(jìn)行驗(yàn)證其效果的螺紋薄絲旋風(fēng)。 旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)是應(yīng)用于機(jī)械螺絲的組合工具和工件的旋轉(zhuǎn)，如圖 1所示。切割工具固定在旋轉(zhuǎn)環(huán)上的半徑，以及環(huán)的旋轉(zhuǎn)在角速度 著工件半徑 與在旋轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)角速度 心電子控制著切割的深度。在旋轉(zhuǎn)的在低轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)工件被切割切割邊旋轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)速。螺絲的鉛由旋轉(zhuǎn)環(huán)的傾斜和進(jìn)給速度控制關(guān)于工件軸。在 車削一個(gè)小直徑的工件時(shí)，切削速度受到限制要低的最大限度的主軸轉(zhuǎn)速，作為結(jié)果，表面光潔度變差。在旋轉(zhuǎn)，切割速度是由旋轉(zhuǎn)半徑和旋轉(zhuǎn)控制在旋轉(zhuǎn)環(huán)的切削工具率 此，表面可以在一個(gè)細(xì)的電線上完成，即使是高的切削速度雖然最大主軸速度是有限的。因?yàn)楣ぞ吆凸ぜD(zhuǎn)偏心中心，切削和非切削的交替旋轉(zhuǎn)。因此，由于冷卻過程中的溫度上升空，工具邊緣不那么高。材料的去除量也被控制要小，如切削厚度后來描述計(jì)算模型。切削力，因此，變得很小，在中斷切割。因?yàn)榈毒吣p取決于應(yīng)力和溫度 9 ，刀具磨損被抑制。因此，很難把材料是用長工具 加工的，生活在旋轉(zhuǎn)的。因?yàn)樵谛D(zhuǎn)，芯片上執(zhí)行中斷的切割形成是間歇的，形成的芯片是短。 圖 3：安裝在旋轉(zhuǎn)環(huán)上的工具 因此，一個(gè)精細(xì)的表面沒有刮傷的芯片完成工件上。 微旋轉(zhuǎn)機(jī)床 機(jī)床結(jié)構(gòu)。圖 2顯示了 件裝夾在夾頭兩空心電機(jī)。一個(gè)電機(jī)安裝在兩個(gè)線性階段（ 工件的直線度進(jìn)行調(diào)整，對工件夾緊 旋轉(zhuǎn)軸 工件 空心電動(dòng)機(jī) Y 軸 空心電動(dòng)機(jī) 刀具 到旋轉(zhuǎn)環(huán)的進(jìn)給。電機(jī)旋轉(zhuǎn)的工具旋轉(zhuǎn)環(huán)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)（軸）控制的傾向旋轉(zhuǎn)環(huán)；三線性階段（ X， Y，和 制切削位置和旋轉(zhuǎn)環(huán)的進(jìn)給。旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)環(huán)和工件同時(shí)控 制，與電機(jī)的最大主軸轉(zhuǎn)速 4000轉(zhuǎn)。切割工具被夾緊在旋轉(zhuǎn)環(huán)上，如圖所示圖 3。因?yàn)楣ぞ哌吘墝R對 加工精度，刀具的懸進(jìn)行一設(shè)備如圖 4所示。工件夾在相對的夾頭，如圖 5所示（一）。工件振動(dòng)發(fā)生薄絲的剛度很低，切割被中斷了旋轉(zhuǎn)過程。為了支持工件，緊密貼合聚氨酯管被滑到它，一個(gè)到每邊的切割區(qū)域。這些都是在一個(gè)支持的金屬槽鉗位酒吧，并通過旋轉(zhuǎn)的環(huán)，如圖 5（ b）。這為工件提供了很高的剛度和阻尼。 夾緊工件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了測試，以驗(yàn)證該支持系統(tǒng)的有效性，如圖 6所示。薄絲的位移不被測量，因?yàn)闇y量面積是小的和圓形。因 此，振幅和頻率夾頭的夾緊力的振動(dòng)進(jìn)行比較三當(dāng)產(chǎn)生沖擊力時(shí)，不同的夾緊條件在電線的中心。一個(gè) 沖產(chǎn)生的切割燃燒火焰的線。由此產(chǎn)生的振動(dòng)在夾緊用壓電測功儀測量。圖 7比較了（軸向）和垂直（垂直）組件夾緊力振動(dòng)，如圖 6所示。圖 7（一） 圖 4：邊對齊調(diào)整 圖 5：工件夾緊系統(tǒng)：（一）工作區(qū)域和（二）工件支承裝置 配套設(shè)備 空心電動(dòng)機(jī) 刀具 聚氨酯管 彈簧夾頭 配套設(shè)備 彈簧夾頭 工件 空心電動(dòng)機(jī) 圖 6：脈沖響應(yīng)測試 圖 7：夾緊力振動(dòng)：（一）不配套的電線，（二）鋼絲固定在配套設(shè)備，（三）鋼絲固支與聚氨酯管配套設(shè)備 支撐桿 工件 砝碼 支撐桿 工件 彈簧夾頭 壓電測力計(jì) 零件 圖 8：頻 率分析：（一）無支撐線的電線，（二）線夾持在支護(hù)裝置，和（三）鋼絲固定在支撐裝置上，用聚氨酯管 沒有支撐裝置的自然振動(dòng)。大振幅在和 7（乙）顯示振動(dòng)沒有聚氨酯管支撐的金屬桿限制了工件。的幅度被限制接觸的槽在支撐桿上。該振動(dòng)持續(xù) 1秒左右，可能在圖 7（三），支持與聚氨酯管是有效的控制細(xì)導(dǎo)線的振動(dòng)。小幅度測量的振動(dòng)和高阻尼。圖 8比較的頻率分量的振動(dòng)。一個(gè)大組件在 730赫茲出現(xiàn)在自然振動(dòng)的薄電線，如圖 8所示（一）。支撐桿降低了這一條轉(zhuǎn)移到更高的頻率為 982 赫茲，如圖 8（乙）。圖 8（碳）顯示，支持與聚氨酯管安裝在支撐桿消除任何突出組分。根據(jù)模型試驗(yàn)，所開發(fā)的支持系統(tǒng)工作很好。 切削厚度分析 切削試驗(yàn)，在旋轉(zhuǎn)過程中切削厚度這里考慮。宋與左提出了一個(gè)模型來獲得切削厚度一般在旋轉(zhuǎn)的過程 6 。在線在這項(xiàng)研究中，在這項(xiàng)研究中的切割，一個(gè)模型是沒有傾斜角旋轉(zhuǎn)的描述戒指在這里。在模型中，只有軌跡的切割點(diǎn)在切削刃的中心進(jìn)行了討論。忽略工具幾何。工具邊緣運(yùn)動(dòng)。工件以角速度旋轉(zhuǎn) 實(shí)際切削，如圖 9 所示（一）。在模刀具 圖 9：旋風(fēng)加工：（一）實(shí)際切削過程中旋轉(zhuǎn)和（二）分析模型的旋轉(zhuǎn) 型中，同時(shí)，工件不旋轉(zhuǎn)。相反，中心在半徑為半徑的工件上繞工件旋轉(zhuǎn)的工具角速度 圖 9 所示（乙）。“ y”是參考坐標(biāo)工件的系統(tǒng)，在那里的起源，哎喲， x0 y0 工具坐標(biāo)系繞流和沿工件軸線， 工具在坐標(biāo)系的角速度下旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) y0 標(biāo)（ 點(diǎn) t 在你的角度位置的切削刃。例如，當(dāng)四個(gè)邊被安裝在旋轉(zhuǎn)環(huán)上時(shí)，角是 0， P 2， P，和 3P / 2，分別。旋轉(zhuǎn)方向是順時(shí)針方向圖 9。因?yàn)槠鹪吹?x0 y0 繞流在工件的中心半徑在逆時(shí)針角速度 移動(dòng)沿 ， 當(dāng)磷的旋轉(zhuǎn)半徑在 X Y Z 小于工件半徑 此，切削面積是通過公式確定。（ 2）及（ 3）。 切削厚度 圖 10 顯示的切割區(qū)域劃分為區(qū)域的一個(gè)，乙和 B B，切削厚度由切割了位置 P 和工件表面的點(diǎn) 地區(qū) B C，切削厚度由 點(diǎn) 圖 10：切削區(qū) 被安裝在旋轉(zhuǎn)環(huán)上，角為 2。因?yàn)?割厚度由 1或 2給出。 2的 其中 1 或 材料去掉， T， 1 的確定 由下面的工件表面方程和方程（ 4）： 其中 H 是在工件坐標(biāo)系中的 角 X Y Z 在區(qū)域中，在前角的前角的邊緣一個(gè) T C = 刀具 工件 在 2確定滿足方程。（ 4）及（ 6）。因?yàn)檫M(jìn)料沿 忽視了 削厚度由下式給出與確定的氮： 圖 11顯示了在 X 圖： 11 切削厚度 未經(jīng)切割切削厚度 時(shí)間 圖 12：工件表面的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡：（一）在四分之一的工件和（二）放大 圖 13：機(jī)械加工實(shí)例：（一）例 1，（二）例 2，和（三）例 3 工件轉(zhuǎn)速為 裝在旋轉(zhuǎn)環(huán)上，在旋轉(zhuǎn)半徑 3000轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn) 14毫米。進(jìn)給速度為 分鐘的切削深度是 30 流明與偏心 12（一）顯示一個(gè)季度工件。在這個(gè)規(guī)模，切割面積小。圖 12（乙）顯示放大的數(shù)字。切削刃滲透到工件在；通過 B 在最大切削厚度；從工件到乙，被拆除的區(qū)域工件表面與刀具軌跡之間的關(guān)系。這個(gè)切削厚度的增加在高變化率在時(shí)間（圖 11）從 后，從 除的區(qū)域是工具和以前的兩個(gè)位點(diǎn)之間的關(guān)系工具。切削厚度逐漸減小后 秒，如圖 11所示。這里的分析是為了削減除了第一個(gè)削減。切削厚度是 30流明在第一次接觸到工工件表面 以前的邊緣軌跡 邊緣軌跡 以前扦插去除區(qū) 工件表面 去除區(qū) 邊座 以前的邊緣軌跡 件的邊緣，因?yàn)榍邢骱穸戎蝗Q于地區(qū)之間工件表面和 刀具軌跡。后二的邊緣接觸，最大切削厚度不超過 明。這比那小得多 30流明的螺紋深度。據(jù)研究在微切削 10 ，切屑形成切削厚度時(shí)比“最小切屑厚度”，因?yàn)榉治銮邢骱穸龋?最小的芯片體積更小厚度，預(yù)計(jì)將發(fā)生材料去除一些切邊。分析支持切割的選擇切削力與切削力有關(guān)的參數(shù)厚度。 表 1切削參數(shù) 圖 14：表面輪廓：（一）三維圖像 切削試驗(yàn) 圖 13 顯示了在鈦無旋轉(zhuǎn)的例子合金（ ）和不銹鋼絲的直徑，是 米。用單點(diǎn)工具加工的螺紋以 60為 1顯示了使用的切削參數(shù)。圖 13（ a）， 1 例顯示在表面的鋸齒在一個(gè)螺絲削減四個(gè)邊。雖然對齊的四個(gè)邊緣被控制在徑向方向，如圖 4 所示，軸 向方向上有對準(zhǔn)誤差。這導(dǎo)致鋸齒。圖 13（乙），例如 2 顯示一個(gè)不銹鋼螺絲切割鋼絲由一邊。圖 14（一）顯示了表面輪廓沿著圖 14（圖 2）所指定的工件 工件直徑 工件去除 刀具 刀具的楔角 刀具前角 刀具數(shù) 刀具旋轉(zhuǎn)直徑 刀具主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 部分深度 潤滑 不銹鋼 不銹鋼 硬質(zhì)合金刀具 層 掃描長度 工件 掃描線 線路。表面輪廓是用激光共聚焦顯微鏡測量。毛刺的形成在一個(gè)高度為 10的 的深度是按規(guī)定的。它演示了有效性工件支承系統(tǒng)的高剛度。這個(gè)提出了旋轉(zhuǎn)還使一個(gè)高鉛螺桿加工在一個(gè)進(jìn)給速度為 2毫米 /轉(zhuǎn)（ 1毫米 /分鐘），如圖 3圖 13（丙）。因?yàn)榍邢魉俣热Q于旋轉(zhuǎn)的直徑在旋轉(zhuǎn)環(huán)上的工具，在高切削加工表面完成速度。這些例子中的切削速度， 132 米 /分鐘在刀具旋轉(zhuǎn)直徑 14 主軸轉(zhuǎn)速 3000 轉(zhuǎn)。在車削時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為140056 轉(zhuǎn)需要為 徑相同的切削速度工件。在旋轉(zhuǎn)的槽形狀是一致的芯片粘連。這些例子證明，旋轉(zhuǎn)是在微線程的支持裝置有效工件的。 結(jié)論 旋轉(zhuǎn)已應(yīng)用于薄的微螺釘加工電線。在旋轉(zhuǎn)的切割，工件和工具旋轉(zhuǎn)他們中心的偏心。因?yàn)椴牧媳灰瞥谝粋€(gè)小批量的高速切削速度，旋轉(zhuǎn)的優(yōu)勢在表面光潔度，刀具磨損，和芯片控制相比車削。一個(gè) 床已開發(fā)加工上的溝槽直徑小的細(xì)導(dǎo)線超過 1毫米。為了提高剛度和阻尼工件的線，它夾在夾頭，也在金屬桿上，將其插入一個(gè)緊密裝配的 聚氨酯管。已經(jīng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)響應(yīng)測試驗(yàn)證支撐系統(tǒng)的效果。振幅和夾頭的夾緊力的振動(dòng)頻率測量時(shí)，脈沖力被加載在中心的電線。他們展示了支持系統(tǒng)的有效性抑制振動(dòng)。一個(gè)機(jī)械模型應(yīng)用于考慮小毛邊切屑厚度。微槽群已加工 為一個(gè)高切削速度可以保持刀具的旋轉(zhuǎn)半徑，無粘連的芯片表面光潔度提高。在提出的加工實(shí)例，切削厚度遠(yuǎn)小于槽深。因?yàn)闆]有切屑厚度與切削力、規(guī)定溝槽的深度是產(chǎn)生一個(gè)小的切削力，與工件保持系統(tǒng)的高剛度。 工具書類 1 K., D., 2013, 2 F., Z., H. 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