张卫锋，张灿祥，刘致君，吴志强

(青岛科技大学 机电工程学院，山东 青岛 266061)

0 引言

在模具行业中，P20模具钢凭借其硬度均匀、良好的抛光和光蚀刻花以及其物理特性组织致密等性能，广泛应用于热塑性塑胶注塑模具上。而模具常用的连接方法是用螺丝紧固和销钉定位，因此，需要大量的连接孔。传统的钻削加工有轴向力大、表面质量差、刀具磨损严重等问题。

为解决以上问题，在20世纪五六十年代日本限部淳一郎教授最早提出在刀具上加入振动的理论，并进行了试验验证，另外，他还提出了在传统的机加工方式中加上振动，有利于改善加工工艺性；在国内，华中理工大学熊烽等人研制了使用动态采集的方法分析轴向力和转矩；吉林工业大学王立平等人通过理论分析了低频振动可以消除出口毛刺的作用，并对比了普通钻削，另外，分析了低频振动钻削中钻头寿命和横向偏移机理，得出振动钻削定位精度较高，偏移被消除[1-4]。

本文采用Deform-3D有限元分析软件研究在钻削P20模具钢的过程中，钻削参数对轴向力和转矩的影响规律。

1 轴向振动钻削有限元模型

对于Deform-3D有限元分析软件来说[5-6]，其结构是由前处理器、模拟处理器、后处理器3大模块组成。具体的分析步骤如图1所示。

图1 Deform-3D仿真分析步骤图

本文中将涉及到大量的仿真试验，其有限元模型的建立过程基本类似，所以，本节将通过试验设计其中的某一组参数，详细地叙述轴向振动钻削有限元模型的建立过程：以φ5mm的两刃麻花钻、工件直径φ10mm、厚度1.5mm、进给速度0.15mm/r、旋转速度1200r/min、振幅20μm、频率100Hz为示例，建立有限元模型。……