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麻花钻是一种结构复杂的孔加工刀具,不同后刀面的麻花钻由不同的刃磨方法得到,其中锥面麻花钻应用最广泛。尽管锥面刃磨法刃磨运动简单,但是随着工业制造中精密机械与先进电子机械的快速发展,微孔制造日益兴起,微孔钻削过程的主要问题就是自定心不稳以及轴向力较大导致钻头钻削性能下降,包括钻孔质量不高和钻尖磨损严重。为了解决这些问题,本文基于二并联数控机床的运动特点,深入研究非线性导程螺旋面钻尖的几何结构及其刃磨技术。全文包含下面四个部分: (1)进行麻花钻的基础理论研究。在总结已有的钻尖刃磨方法基础之上,将二并联机床Z向非线性变速的运动规律与钻尖数学模型结合;利用矢量法建立钻尖数学模型,确定钻尖四个结构参数并建立结构参数数学模型,确定钻尖四个刃磨参数并推导与结构参数的关系式;采用最优化算法求解已建立的复杂的刃磨参数非线性方程组,并分析两种参数间的误差关系,以指导实际刃磨。 (2)引入尾隙角作为补充结构参数,使刃磨参数解的唯一性得到解决;深入分析非线性导程螺旋面钻尖后刀面尾隙角的分布规律及其优越性;基于并联杆杆长对机床动平台轨迹的影响,建立钻尖结构与杆长的相互关系,从而对机床结构进行优化。 (3)在理论数学模型基础上对钻尖横刃进行数值与三维仿真;开发便捷的人机界面,包括创建刃磨参数GUI求解界面,优化VB刃磨程序,以提高刃磨效率; (4)进行刃磨实验与刃磨检验,比较钻尖设计参数与实际测量的几何参数,验证钻尖数学模型、结构参数数学模型的合理性;进行复合材料钻削实验,测量实际钻削轴向力与扭矩,验证螺旋面麻花钻的钻削性能优于普通锥面麻花钻。 研究表明:考虑机床Z向非线性变速的运动规律,使建立的数学模型更符合实际刃磨运动;钻尖横刃仿真结果表明横刃部分在俯视图中呈S形;钻削实验结果表明刃磨后的麻花钻与普通锥面麻花钻相比,自定心作用好,切入稳定,钻削轴向力小,可以改善钻孔质量并延长麻花钻寿命。