1、近年來，鉆孔工序在航空航天、汽車制造、電子、醫(yī)療器械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，孔加工量約占機(jī)械加工總量的30％。在金屬鉆削加工過程中，鉆削溫度是反映鉆削性能的主要指標(biāo)。鉆削溫度過高會(huì)影響刀具和工件材料的性能，鉆頭的磨損和使用壽命，而且影響積屑瘤的形成和大小，影響到切削力的變化和鉆削時(shí)的振動(dòng)，從而影響加工表面的質(zhì)量。因此有必要對(duì)鉆削過程中鉆頭溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。鉆削溫度的在線檢測(cè)一直是金屬加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的理論分析算法復(fù)雜，接觸過程不容易觀

2、察，采用直接測(cè)量的方法又可能對(duì)鉆頭及工件造成一定的破壞，試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性低。本文引入光纖光柵溫度傳感器測(cè)試鉆頭附近溫度場(chǎng)分布，結(jié)合有限元仿真軟件ANSYS/LS-DYNA仿真計(jì)算，反演估算鉆頭處溫度變化。本文主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　1.研究金屬鉆削熱的產(chǎn)生與傳遞理論，建立鉆頭、工件及切屑系統(tǒng)內(nèi)的熱傳遞公式，引入光纖光柵測(cè)量鉆削溫度場(chǎng)，介紹了光纖光柵的鉆削場(chǎng)溫度傳感原理及測(cè)量中溫度與應(yīng)力交叉敏感問題。
　　2.利用ANS

3、YS有限元分析模擬軟件，建立了金屬鉆削加工的有限元模型，進(jìn)入LS-DYNA求解器，動(dòng)態(tài)模擬了麻花鉆的鉆孔加工過程，分析預(yù)測(cè)了加工過程中工件的溫度、應(yīng)力分布，比較了不同進(jìn)給速度和轉(zhuǎn)速下的溫度分布情況。
　　3.采用光纖光柵作為溫度傳感器測(cè)量金屬鉆削加工中鉆頭附近溫度場(chǎng)分布。對(duì)光纖光柵溫度傳感器進(jìn)行微小管式封裝，本文對(duì)傳統(tǒng)封裝方法進(jìn)行了改良，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比證明其排除應(yīng)力/應(yīng)變對(duì)傳感器的影響;搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，選取Leadway450三向數(shù)控

4、鉆床，使用Ψ6 HSS高速鋼鉆頭，鉆削長寬為140 mm、厚度為5 mm、20 mm的方形工件，在工件側(cè)面中線位置處垂直鉆若干直徑1 mm的小孔，實(shí)驗(yàn)前將光纖光柵溫度傳感器置入孔中，對(duì)鉆削過程中各測(cè)點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控;最后繪制各測(cè)點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化曲線。單根光柵測(cè)溫比較不同進(jìn)給速度、轉(zhuǎn)速、工件材質(zhì)時(shí)工件測(cè)量點(diǎn)的最高溫度，選定一組試驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行多根光柵測(cè)溫，真實(shí)反映了鉆進(jìn)過程中工件附件溫度場(chǎng)即時(shí)變化。實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果與模擬仿真結(jié)果比較，相對(duì)誤差1