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英文原文 in n is to be to in so of it is to a in as In 1on is 1. of is in to of or in or to or on of be a of in mm in a be on to be of is to In in of to of is is as of 1] it of on of of is a 2] of In It up of to of on is an to of on 3] 4], In it of on in of is in mm in of on is 2. wo . . of of C 165 210 of cm/C 9×10?5 0?5 1 124 % 40 23 9 157 03 118 , is in is an is in in 00 0 mm .8 3. he is is an A at of 2,500 of is by a of a on A of is a at of in A to of to is 250 2,500 mm/s. in in of is to is a of a In a 0.3 no A of on so μm. of in Of of of of of on of on of by 4. of on by a of is by An of of is at of x,y) of 8 on on 8 of of to is is a in is of is as x2+x+=0 (1) to of q. (1) xi,in is vi is (2) , B, C q. (1) as of of vi of by In N=18. (3) x0,of of rm as to An is 1, 1 12,500 mm/s. is by 5. of of is by of is ri at xi,is of x0,(4) 5) as (7) is by rm in is of q. (6). Δri=ri? (8) of on is by i. (9) ri i is 2 as a in as 1 on is in it is of in mm is to by 5]. of is of is 0 μm. 2 is in at at as it is 0.8 mm as of or 3, 4, 5 6. of in in is is At a to of 6] is is As to in is of of of is at As a it is of is is μm 2,500 mm/s. of is 00 μm is 1250 is mm/s). is 6] to is in to a on In it is to a in so as to a An of of OM EI is 7. It is in in EI is to is a of is OM in as . to EI be OM 7 be 6. in OM EI a mm in be on by be is is is is it is of is in is it is be in in 1] of in of 4 (2002), 2317–2336. [2] M. . a 4 (1995), 40–60. [3] in of 7 (1997), 1097–110. [4] E. on in 48 (2004), 186–195. [5] M. Y. . On of of 7 (1961), 816–823. [6] on of on of 9 (1957), 191–231. 中文譯文 小孔鉆在工程塑料片材方面及其精度估算 摘要 在最近的制造 流程中 ，小直徑鉆孔由于其良好的特性 經(jīng)常被使用 。鉆 孔工藝能夠輕易的適用于大部分尺寸 ，加工精度，加工點(diǎn)孔，等等。許多 有小直徑孔的 機(jī)械零件， 是 使用優(yōu)質(zhì)金屬 材料 和機(jī)器特性制造出來的 。然而，在最近的加工技術(shù) 中， 鉆一個(gè)直徑小于 1 毫米的孔 也 是不容易的。在這份報(bào)告中，直徑為 1 毫米的孔在兩個(gè)工程塑料板材的鉆孔和鉆孔的精度進(jìn)行了討論 。 關(guān)鍵詞 ： 小直徑孔；鉆 孔 ；工程塑料； 加工精度 在各種材料中都存在 小直徑孔的加工， 根據(jù)數(shù)據(jù) 趨勢 或從電 子設(shè)備 中反映 零件 部分 的 高精度，醫(yī)療器械、紡織機(jī)械。許多技術(shù)投入實(shí)際使用，包括鉆 孔 ， 超聲加工 ，電火花加工，電解加工，激光束加工，電子束加工，液體或磨料噴射加工，化學(xué)消隱。根據(jù)工件材料，加工精度，和 尺寸 的大小， 可以選擇小直徑鉆孔的最佳工藝 。在這些不同的加工工藝 中 ，鉆 孔工藝 可以很容易地處理 大部分的加工情況 。 但是 ，鉆孔直徑小于 1 毫米 時(shí)有 一些困難的問題。例如，一個(gè)大的負(fù)載不能放在小鉆頭 上 ，由于其較低的強(qiáng)度和剛 度。因此，每單位鉆 孔 旋轉(zhuǎn)進(jìn)給速度必須設(shè)置小。 由于其小的鉆孔區(qū)域， 鉆屑的去除是 一個(gè)困難的問題 。 在許多情況下，與碳鋼相比工程塑料 被使用 用于制造各種機(jī)械零件（即，拉伸強(qiáng)度與密度的比值） 是 因?yàn)樗麄冚p和具有較高的強(qiáng)度。同時(shí)，工程塑料材料成本 擁有 競爭 性 ，其加工性 能較好。 以這些 問題為背景，研究了工程塑料的正交切削 [ 1 ]和建議在工程塑料的 彈性 性質(zhì) –切削力的大小和加工表面的表面粗糙度的影響。 有一份關(guān)于工程塑料加工的審查報(bào)告 [2]。在這篇綜述 報(bào)告中 ，鉆 孔過程也被關(guān)注 。指出 出對于工程塑料鉆孔由于鉆孔過程中的切 屑的累計(jì)而導(dǎo)致的材料過熱 。最近，一些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)嘗試在 鉆孔中使用 玻璃纖維 來 增強(qiáng)塑料片材 [ 3 ]，鉆 孔 過程中的軸向力和扭矩進(jìn)行了測量。在這些論文中，當(dāng)孔直徑約 5 毫米，分層現(xiàn)象 會 減少鉆孔的完整性。 但是 ，在工程塑料小鉆孔精度調(diào)查 尚未解 決。 在這個(gè)報(bào)告中， 1 毫米的小直徑孔在兩個(gè)典型的工程塑料板材的鉆孔，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度對精度的影響（半徑誤差）估計(jì)。 在兩個(gè)典型的工程塑料聚甲醛（ 聚醚酰亞胺（ 材料特性列于表 1。 表 1 工程塑料加工件的材料特性 性能 單位 重 率 % 點(diǎn) ° C 165 210 線性熱膨脹 cm/ C 9× 10?5 10?5 拉伸強(qiáng)度 1 124 聚甲醛是一種明確的工程塑料材料。主要原料是縮醛共 聚物和均聚物。聚甲醛具有良好的疲勞性能和加工性能。許多凸輪，導(dǎo)板和線路是聚甲醛制成的。非常高的精度是在這些加工零件所需要的。 具有優(yōu)良的熱特性的無定形工程塑料。特殊的電氣部件，例如，絕緣子，連接器，是由 成的，它在較好的機(jī)械強(qiáng)度而機(jī)械加工性能不如 越。 工件尺寸為：長 100 毫米，寬 50 毫米，厚 米 。 鉆孔機(jī)用于小直徑的孔，并配有自動送料機(jī)構(gòu)。位于主軸的最高位置，驅(qū)動主軸高頻感應(yīng)電動機(jī)。最大主軸轉(zhuǎn)速為 12500 通過轉(zhuǎn)速表測量鉆孔時(shí)主軸的鉆速 ，計(jì)算數(shù)量的激光束反射膠帶粘貼在三爪卡盤。 伺服電機(jī)通過鉆頭進(jìn)給驅(qū)動主軸進(jìn)給運(yùn)動。進(jìn)給是無級的，百分表安裝在主軸頭上計(jì)算在主軸軸線方向的運(yùn)動長度。秒表是用來測量這個(gè)長度所需的時(shí)間。長時(shí)間的移動率是每單位時(shí)間的實(shí)質(zhì)性的進(jìn)料速率。 主軸轉(zhuǎn)速變化在 1250 和 12500 轉(zhuǎn)之間 。而且每單位時(shí)間的進(jìn)料速率變化 秒。 主軸轉(zhuǎn)速保持在每單位時(shí)間的進(jìn)料速率之間變化。因此，每單位鉆旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率變小，在鉆主軸速度增加。 鉆床主軸一端連接到三爪卡盤。這里使用的鉆機(jī)是由高速鋼制成的直 徑為 1 毫米常規(guī)麻花鉆。在一些額外的實(shí)驗(yàn)中， 米直徑的鉆頭也會被使用。這類鉆孔沒有表面處理。在旋轉(zhuǎn)中用百分表估計(jì)在三爪卡盤鉆偏轉(zhuǎn)精度。特別注意使鉆撓度小于 5 μ M。 同樣的鉆五孔的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度相同的切削條件下。另一個(gè)鉆用于鉆一個(gè)切削條件下。當(dāng)然，這些演習(xí)的尺寸精度存在于上述尺寸的散射。任何證據(jù)表明鉆頭的磨損和切屑在五孔鉆后無法辨認(rèn)。 以前提到工程塑料工件通過夾緊螺栓的安裝在鉆機(jī)底座的。沒有切削液。 1 毫米直徑的鉆孔工程塑料片由上述過程不是幾何真界，但有 一個(gè)小的徑向偏差。鉆出的孔的形狀精度是通過以下過程估計(jì)。 光學(xué)顯微鏡配備數(shù)字測量裝置測量鉆孔的形狀。顯微鏡的十字線設(shè)置在孔的圓周上。然后，孔的坐標(biāo)（ x， y）在圓周上讀。把圓周分成 18 等份，然后重復(fù)相同的測量是在每個(gè)點(diǎn)在圓周上。用這 18 組實(shí)測的坐標(biāo)，圓周的方程，緊密地配合到鉆孔的計(jì)算中。這就是所謂的最小二乘圓，并在計(jì)算中，應(yīng)用最小二乘法。 最小二乘圓方程如下： x2+x+=0 (1) 拉伸（屈服點(diǎn)） % 40 23 彎曲強(qiáng)度 9 157 彎曲彈性模量 壓強(qiáng)度 03 118 絲蘭沖擊值 J/m 74 42 羅克韋爾硬度 M 19 127 由于孔的形狀誤差，方程的右手邊（ 1）不為零時(shí)，由上述測量坐標(biāo)（ 代。在這種情況下，剩余的 程如下： (2) 在這里，系數(shù) A， B， C 在式（ 1）確定為的平方值的總和為最小值 些系數(shù)的值是通過求解線性方程組得到。在計(jì)算中， n = 18。 (3) 此外，坐標(biāo)（ 最小二乘圓，圓心和半徑 下： 對應(yīng)于上述過程，介紹了最小二乘圓。一個(gè)例子是圖 1 所示，在工件材料 頭直徑： 1 毫米，主軸轉(zhuǎn)速： 12500 轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度： 米 /秒最小二乘圓是由虛線表示。 圖 1 最小平方圓示例 鉆出的孔的加工精度是由半徑誤差的最小二乘圓法估計(jì)得到的。在這里得到半徑誤差的計(jì)算過程。 在每個(gè)測量點(diǎn)的半徑 從最小二乘圓心坐標(biāo)（ 到的。（ 4）和（ 5）如下： (7) 然后，半徑誤差由下列公式計(jì)算。方程中的參數(shù)的 出了方程組的最小二乘圓的半徑（ 6）。 Δ ri=ri? (8) 同時(shí)，圓周上測量點(diǎn)的位置是通過以下的角度θ i 代替的 (9) Δ θ i 之間的關(guān)系從上面的方法得到如圖 2 所示為一個(gè)半徑誤差曲線。圖中的鉆孔條件如圖 1 三個(gè)凹陷和凸起在圓周上公認(rèn)的同一。然后，所鉆的孔的形狀近似三角形。在其他鉆孔條件的其他工件材料得到了相似的結(jié)果。此 外，可以看出，鉆出的孔的圓周在附近存在± 米的最小二乘圓。該孔的形狀相似，通過所謂的鉆機(jī)行走產(chǎn)生的現(xiàn)象 [ 5 ]。最小二乘圓半徑略大于所述鉆。它們之間的區(qū)別是約 10 μ m。 圖 2 的結(jié)果是在鉆頭進(jìn)入工件在測量得到的。小鉆頭形成小毛刺和精度測量是不能進(jìn)行的。然后，毛刺被強(qiáng)行去除并測量精度。確定了幾乎相同的精度，由于工件較薄（ 米厚）。 圖 2 加工誤差曲線示例 圖 3 半徑誤差的進(jìn)給速度效果圖 (聚甲醛 ) 這些半徑誤差被重新排列為主軸轉(zhuǎn)速或每個(gè)工件材料的進(jìn)給速率函 數(shù)。結(jié)果如圖 3，圖4，圖 5 和圖 6。誤差線表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分布范圍。半徑誤差變小雙曲與進(jìn)料速率的增加而變大，隨主軸轉(zhuǎn)速。小直徑鉆頭試驗(yàn)和抗彎剛度低。旋轉(zhuǎn)切削速度幾乎為零的點(diǎn)附近鑿。在這一點(diǎn)上，鉆有只有一個(gè)小的軸向速度對應(yīng)于鉆頭的進(jìn)給運(yùn)動。因此，當(dāng)進(jìn)給速率小時(shí)穿透速率也相當(dāng)小。正如上面提到的，行走現(xiàn)象造成了鉆孔尺寸小的誤差。這種現(xiàn)象是由小的穿透率的影響時(shí)，小的進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行大。因此，該鉆頭對工件的定位精度在小的進(jìn)給率和大的主軸速度不是很好 圖 4 半徑誤差的進(jìn)給速度效果圖 (聚醚酰亞胺 ) 圖 5 半徑誤差的主軸轉(zhuǎn)速效果圖 (聚甲醛 ) 因此，它應(yīng)該是半徑誤差變大。例如，穿透率，即每單位鉆頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)給速度，大約是 2 μ時(shí)鉆頭轉(zhuǎn)速為 12500 轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度是 秒。當(dāng)鉆頭主軸轉(zhuǎn)速是最小的（ 1250 進(jìn)給速度是最大的（ 米 /秒）時(shí) 穿透率約為 100 μ時(shí) 圖 6 半徑誤差的主軸轉(zhuǎn)速效果圖 (聚醚酰亞胺 ) 旋轉(zhuǎn)速度變得很高時(shí)造成半徑誤差更大的一個(gè)原因是，顫振 [ 6 ]與鉆頭動態(tài)特性可能有關(guān)。然而，小 的鉆孔尺寸誤差和單位鉆頭的旋轉(zhuǎn)對應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給量的增加相對下降對半徑誤差影響較大?？傊?，鉆一個(gè)小洞的鉆孔情況下保持每單位鉆頭旋轉(zhuǎn)足夠高的進(jìn)給率是重要的。 在圖 7 中給出對于 結(jié)果疊加的例子。正是在這圖中，在 鉆孔半徑精度稍差于 一種超級工程塑料。 于 拉伸強(qiáng)度，壓縮強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，彎曲彈性和羅克韋爾硬度，如表 1 所示。鑒于此， 切削加工性可能比 糟糕，結(jié)果從圖 7 的半徑誤差得到。 圖 7 半徑誤差的主軸轉(zhuǎn)速效果圖 (聚甲醛和聚醚酰亞胺 ,進(jìn)給速度 s) 小洞鉆在兩個(gè)工程塑料板材的 用 1 毫米直徑鉆頭。對此工件材料能夠鉆孔。 采用光學(xué)測微器讀取所鉆孔的形狀，并計(jì)算最小二乘圓，鉆孔的精度（半徑誤差）可以估計(jì)。當(dāng)鉆頭進(jìn)給速度小和主軸轉(zhuǎn)速大時(shí)半徑誤差變大。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速大時(shí)單位時(shí)間鉆頭進(jìn)給速率是比較小的。因此，它應(yīng)該是鉆孔相對于工件的定位精度是不好的，而鉆孔條件下，鉆頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率的單位小，半徑誤差變大。從這一事實(shí)，在進(jìn)給率不低的小的直徑的鉆孔條件中，這是可取的。 參考文獻(xiàn) [ 1 ] ，在聚合物加工流變的作用，國際機(jī)械科學(xué)學(xué)報(bào) 44（ 2002），頁 2317– 2336。 [ 2 ] M. 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