薄壁鉆鉆削機(jī)理研究

摘 要：作為能夠廣泛應(yīng)用于混凝土、水泥、石材、瀝青馬路、玻璃、硬質(zhì)磚石等非金屬硬脆材料的鉆孔取樣設(shè)備，金剛石薄壁鉆機(jī)在我國當(dāng)下的應(yīng)用愈加廣泛，而為了能夠更為深入的了解金剛石薄壁鉆機(jī)，本文就金剛石薄壁鉆機(jī)的鉆削機(jī)理展開了深入研究，希望這一研究能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)界人士帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：金剛石薄壁鉆機(jī)；鉆削機(jī)理；對比

對于我國當(dāng)下的金剛石薄壁鉆機(jī)來說，其本身已經(jīng)成為工程建設(shè)領(lǐng)域不可或缺的消耗性工具，而金剛石薄壁鉆機(jī)本身具備的鉆進(jìn)快、免修刃、壽命長等優(yōu)勢也是其能夠得到業(yè)界重視的原因所在，而為了保證金剛石薄壁鉆機(jī)更好為我國工程建設(shè)發(fā)展提供支持，正是本文就金剛石薄壁鉆機(jī)鉆削機(jī)理展開具體研究的原因所在。

1 薄壁鉆概述

想要較好完成本文就金剛石薄壁鉆機(jī)展開的研究，我們首先需要簡單了解金剛石薄壁鉆機(jī)。在筆者的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，金剛石薄壁鉆機(jī)最早用于公路路面混凝土取芯檢查與混凝土結(jié)構(gòu)體取樣，而隨著金剛石薄壁鉆機(jī)本身的技術(shù)含量不斷提高，到今天其本身已經(jīng)成為混凝土結(jié)構(gòu)物靜力切割、拆除的重要手段。對于金剛石薄壁鉆機(jī)來說，其本身在近年來的發(fā)展中經(jīng)歷了鉆機(jī)性能不斷提高、鉆機(jī)自動(dòng)化程度不斷提高、大直徑液壓鉆機(jī)的實(shí)現(xiàn)、功能多樣化等發(fā)展歷程，而這一系列發(fā)展歷程也使得金剛石薄壁鉆機(jī)能夠更好服務(wù)于我國工程建設(shè)的多個(gè)領(lǐng)域。隨著資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的不斷創(chuàng)建，無噪聲、無振動(dòng)、無粉塵污染的環(huán)保理念開始逐漸融入金剛石薄壁鉆機(jī)的發(fā)展中，而這也將使得金剛石薄壁鉆機(jī)獲得更為廣闊的發(fā)展空間。

2 試驗(yàn)條件

為了能夠較好完成本文就金剛石薄壁鉆機(jī)鉆削機(jī)理展開的研究，我們首先需要確定金剛石薄壁鉆機(jī)的鉆削試驗(yàn)條件，而這里筆者選擇了TK7640數(shù)控立式銑鏜床、SDC-C4M通用測力儀、Dewetron-2010動(dòng)態(tài)信號分析儀作為試驗(yàn)所用設(shè)備，試驗(yàn)所用材料則選擇了90%的Al2O3工程陶瓷。而在金剛石薄壁鉆機(jī)的工具尺寸試驗(yàn)條件的確定中，筆者選擇了外徑？準(zhǔn)9.6mm，內(nèi)徑？準(zhǔn)7.8mm的鉆頭，金剛石粒度則為80/100。

3 薄壁鉆鉆削機(jī)理

3.1 軸向力的變化規(guī)律

在確定金剛石薄壁鉆機(jī)鉆削機(jī)理試驗(yàn)的條件后，我們就可以對金剛石薄壁鉆機(jī)的軸向力變化規(guī)律進(jìn)行分析，而在具體的試驗(yàn)中筆者發(fā)現(xiàn)，金剛石薄壁鉆機(jī)軸向力隨著進(jìn)給率的增加而增大，0.15mm/s的進(jìn)給率會(huì)造成最為激勵(lì)穩(wěn)定金剛石薄壁鉆機(jī)軸向力變化，但這種變化會(huì)隨著進(jìn)給率的提高而不斷趨于平穩(wěn)，而之所以會(huì)出現(xiàn)這一金剛石薄壁鉆機(jī)的軸向力變化規(guī)律，筆者認(rèn)為這與本文所選擇的金剛石薄壁鉆機(jī)摩粒露出度較高有著較為緊密的聯(lián)系。

而在筆者進(jìn)行的反復(fù)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，本文所選擇的金剛石薄壁鉆機(jī)在低速打給進(jìn)下很容易出現(xiàn)磨粒脫落甚至折斷問題，但隨著高速鉆動(dòng)與給進(jìn)量降低，這一問題就將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解決，由此可見高速轉(zhuǎn)動(dòng)下盡可能調(diào)節(jié)給進(jìn)量是這一金剛石薄壁鉆機(jī)加工效率提高的關(guān)鍵。

3.2 扭矩的變化規(guī)律

而在對這一金剛石薄壁鉆機(jī)扭矩的變化規(guī)律進(jìn)行的試驗(yàn)中，結(jié)合上文中確定的試驗(yàn)條件，我們能夠得出進(jìn)給率增大直接導(dǎo)致金剛石薄壁鉆機(jī)扭矩增大的結(jié)論，而這種扭矩的增大并不會(huì)受到金剛石薄壁鉆機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。而在具體的試驗(yàn)中，筆者發(fā)現(xiàn)0.15mm/s的進(jìn)給率會(huì)造成最明顯的扭矩增大，結(jié)合剛剛進(jìn)行的軸向力變化規(guī)律分析，我們就能夠明確的出低轉(zhuǎn)速、大進(jìn)給條件不適合金剛石薄壁鉆的加工展開，這點(diǎn)必須引起我們重視。

4 對比試驗(yàn)

在上文中筆者展開了具體的金剛石薄壁鉆鉆削機(jī)理分析，并對金剛石薄壁鉆的軸向力、扭矩變化規(guī)律展開了深入論述，而為了保證這一論述內(nèi)容的真實(shí)性，我們還需要應(yīng)用電鍍鉆頭與金剛石薄壁鉆展開對比鉆削試驗(yàn)。

4.1 軸向力和扭矩的對比

在應(yīng)用電鍍鉆頭與金剛石薄壁鉆展開對比鉆削試驗(yàn)中，我們首先需要進(jìn)行兩種鉆頭的軸向力和扭矩對比，而在轉(zhuǎn)速2500r/min的條件下，我們就能夠發(fā)現(xiàn)金剛石薄壁鉆的軸向力和扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電鍍鉆頭，而隨著二者進(jìn)給率的增大這一差距還將進(jìn)一步提高，而之所以金剛石薄壁鉆與電鍍鉆頭在軸向力與扭矩上會(huì)出現(xiàn)如此大的差異，主要是由于電鍍鉆頭的磨粒出露高度和容屑空間較小所致，這就使得電鍍鉆頭與工件之間的接觸范圍較大。

4.2 加工質(zhì)量比較

在應(yīng)用電鍍鉆頭與金剛石薄壁鉆展開對比鉆削試驗(yàn)中，我們還需要對兩種鉆頭的加工質(zhì)量進(jìn)行比較，在確定2500r/min轉(zhuǎn)速與0.09mm/s進(jìn)給率的前提下，筆者對電鍍鉆頭與金剛石薄壁鉆的工件加工出口處照片展開了對比，而結(jié)合這一對比我們不難發(fā)現(xiàn)，電鍍鉆頭的工件加工出口處存在著較為嚴(yán)重的崩口現(xiàn)象，而金剛石薄壁鉆的工件加工出口處則不存在這一問題，這就能夠較好證明金剛石薄壁鉆具體的較高質(zhì)量鉆削性能，而這種性能的出現(xiàn)本身與金剛石薄壁鉆加工過程中的軸向力、扭矩教學(xué)有著較為密切的聯(lián)系。

5 結(jié)論

在本文就金剛石薄壁鉆鉆削機(jī)理展開的研究中，筆者詳細(xì)論述了金剛石薄壁鉆的相關(guān)概念、試驗(yàn)條件、金剛石薄壁鉆鉆削機(jī)理、對比試驗(yàn)等內(nèi)容，而結(jié)合這一系列內(nèi)容我們不僅能夠較為全面的了解金剛石薄壁鉆，也能夠清楚的認(rèn)識到相較于傳統(tǒng)鉆削設(shè)備，金剛石薄壁鉆具備的較高優(yōu)勢，希望這一系列內(nèi)容能夠?yàn)槲覈饎偸”阢@的相關(guān)發(fā)展帶來一定支持。

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作者簡介：

曹新峰（1991-），男，漢族，河南洛陽人，河北工業(yè)大學(xué)研究生，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論。