1.引言

　　孔心偏斜是深孔加工中難以避免的技術難題^［1］。由于各種原因，如刀桿支承偏斜、導向套偏斜、切削力不對稱等均會使鉆頭產生初始偏斜量，且這一偏斜量將隨著鉆孔深度的增加而不斷增大，最終導致鉆頭的鉆進方向越來越偏離工件旋轉軸線，嚴重時會使鉆頭從被加工零件的側壁鉆出，造成加工事故。雖然目前已有不少用于深孔加工的糾偏措施^［2,3］，但應用較多的方法還是在鉆削完成后根據偏斜量的大小，以孔心線為基準重新車削工件外圓，以達到糾偏的目的。但這種糾偏方法的使用范圍有限，且不能從根本上消除偏斜擴大現象。
　　試驗研究和加工實踐表明，振動鉆削是一種可顯著提高深孔加工質量的新型工藝方法^［4］。振動鉆削與普通鉆削的區(qū)別在于鉆削過程中通過振動裝置使鉆頭與工件之間產生可控的相對振動，從而改變鉆削機理，提高鉆削質量。振動鉆削可使孔心偏斜現象明顯改善，不少文獻對其作用機理進行了探討。文獻［5］認為，鉆頭高頻振動的“靜止化效果”和“剛性化效果”的綜合作用可有效抑制鉆孔偏斜，從而提高鉆孔的直線度。但由于在低頻區(qū)間振動的鉆頭的“靜止化效果”和“剛性化效果”很弱，因此上述理論具有一定局限性。本文在文獻［6］的研究成果基礎上，考慮到振動鉆削的脈沖切削特性，探討了振動鉆削減小孔心偏斜的內在機理，并通過振動鉆削試驗對理論推導結果進行了驗證。

2.鉆削加工孔心偏斜的機理分析

　　(1)普通鉆削的孔心偏斜量
　　在圖1所示的深孔加工系統中，鉆頭的初始偏斜量對孔心偏斜起著重要作用，由于初始偏斜量的存在，鉆頭軸線相對于工件旋轉軸線產生偏斜，且偏斜量隨著鉆削深度的增加而逐漸擴大，鉆頭軸線軌跡也越來越遠離理論鉆削軸線。通過對鉆削過程進行簡化，建立鉆削入鉆階段力學模型如圖2所示。

圖1　普通鉆削孔心偏斜示意圖

圖2　鉆削入鉆階段力學模型

　　設鉆削時的軸向力為p，徑向力為R，在這兩種力的作用下，鉆尖從鉆頭的中心偏移到位移量為q的一點，并在該點處于平衡狀態(tài)。由此可得到鉆頭偏斜的微分方程為

式中　E——鉆桿材料的彈性模量
　　　I——鉆桿的截面慣性矩
設，整理式(1)得

由邊界條件x＝0，y＝0及x＝L，y＝－q可求得式(2)的解為

對式(3)兩邊求導得

　　由圖2可知，影響孔心偏斜的是徑向力R，將邊界條件代入式(4)，則有，將R值代回式(4)得

當x＝L時，鉆頭入鉆自由端的偏斜角為