基于AdvantEdge的钻尖结构对TC4钻削性能影响研究

钛合金作为一种典型的难加工材料,其弹性模量小、导热性差、比强度高,钻削时刀具极易磨损.针对该材料本文选取了四种不同钻尖结构的整体硬质合金麻花钻,基于AdvantEdge建立了有限元模型,分析了不同钻尖结构对切削力、切削温度及应力分布的影响,通过TC4钛合金钻削实验对比分析切削力、刀具磨损和钻头寿命,并验证仿真模型的可靠...     

TC4材料钻削性能试验及优化验证

本文采用M42高速钢钻头进行TC4材料钻削性能试验,分析其切削加工性及刀具窖损机理。并通过试验建立相应的切削力、切削温度、刀具寿命公式。并通过航空发动机TC4材料机匣钻削加工过程进行工艺验证。     

TC4钛合金微孔加工钻削力的仿真与试验研究

通过对TC4钛板上钻削?0.1mm微孔的研究,建立了一种能够精确预测钻头所受钻削力的切削力模型。利用解析法分别将主切削刃和横刃离散成一系列斜角切削单元和直角切削单元;应用Deform软件,并充分考虑微细加工中特有的尺寸效应,模拟出每个单元所受的力;建立切削单元的局部坐标系与整个钻头的整体坐标系,将每个切削单元所受的力转化为整个钻头所受的力,进而求出整个钻头的轴向力与扭矩。通过多组工艺参数的仿真与实验,表明该切削力模型能够比较精确地测出微钻削过程中的钻削力。     

钛合金材料的钻孔技术分析

钛合金热稳定性好,高温力学变形系数小,具有良好的抗腐蚀性和粘接性能,主要应用于航空航天等领域中。但是钛合金导热系数低,单位面积上的切削力大,造成钛合金在钻削时,刀具磨损快,易导致钻头烧结、卡钻、钻斜、尺寸超差等。本文针对钛合金磨削钻削难加工问题,通过正确选择钻头角度、钻削用量、钻削冷却液等参数,保证钛合金零件钻削精度要求。     

Ti6Al4V钛合金枪钻加工的切削力试验研究

钛合金在深孔加工过程中存在刀具磨损严重和加工表面质量差等问题。本文采用整体硬质合金单刃枪钻作为深孔加工刀具,通过对刀具结构的分析和对Ti6Al4V钛合金深孔钻削的切削力试验研究,得到工艺参数对切削力的影响规律,结合制孔的表面粗糙度,优化了钛合金枪钻加工工艺参数。同时,通过刀具的磨损分析得到了钛合金枪钻加工过程中刀具的主要磨损形式。     

涂层钻头加工不锈钢磨损机理研究

研究了TiN、TiAlN、TiCN三种高速钢涂层专用麻花钻头钻削加工1Cr18NigTi奥氏体不锈钢时的刀具寿命以及刀具表面涂层的磨损特性。通过研究刀具寿命以及对刀具前刀面涂层磨损形态和元素成分的变化规律，揭示了三种涂层钻头的磨损机理。结果表明：在中低速、湿切削的情况下，TiCN涂层要优于TiAlN涂层，明显优于TiN涂层；TiCN涂层高速钢专用钻头较TiAlN、TiN涂层高速钢专用钻头更加适合不锈钢的钻削加工。研究结果对提高不锈钢钻削加工效率与加工质量具有重要意义。     

钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr切削力与刀具磨损的试验研究

通过对钛合金TC4、TC11和Ti-5553的切削试验,对比分析Ti-5553加工过程中切削速度对切削力和刀具磨损的影响。试验结果表明:随着切削速度增大,切削钛合金TC4和TC11的切削力呈现不同程度的先增后减趋势,而钛合金Ti-5553的切削力呈缓慢增大的趋势;在相同切削速度下,Ti-5553的主切削力和吃刀抗力均高于TC4和TC11;通过超景深、扫描电镜和能谱分析仪对刀具磨损部位进行观察与分析发现,切削Ti-5553的刀具磨损量最大,随着切削速度的增大,刀具的后刀面磨损量增加,刀具主要磨损形式为粘结磨损,刀具后刀面出现沟槽磨损,刀具出现破损。     

一种钻削不锈钢材料的新型群钻

在机械加工中,钻削加工通常选用标准麻花钻头作为主要切削刀具。但在钻削不锈钢材料时会经常发生钻头快速磨损、切削部位退火、切削力加大、摩擦噪声增大等现象,为此需要反复修磨钻头,严重影响生产效率。提出了一种新型高效、长寿的新型群钻的应用,适用于摇臂钻床或车床上钻削不锈钢材料。     

航空钛合金车削加工工艺试验研究

对α+β钛合金TC11进行车削工艺研究,采用无涂层、PVD Ti Al N涂层、金刚石涂层三种刀片在干式加工和MQL冷却状态下进行车削试验。研究不同刀具、冷却方式和加工参数对车削TC11钛合金切削力、切削温度、加工表面质量、刀具寿命和刀具磨损方式等影响规律。通过相关试验数据得出相关切削参数,为优选加工刀具提供参考。     

钻削飞机钛合金结构维修孔的钻头横刃优选试验

针对飞机钛合金薄壁结构维修工艺孔的手工钻削特点,选取了三种不同横刃形状的麻花钻头,通过所构建的微量复合油雾喷射润滑(CMJ)条件下的钻削试验系统,开展了钻头横刃形状对钻削性能影响的对比试验,优选出适合战伤抢修环境下使用的飞机钛合金蒙皮钻削的钻头形状,以期提高飞机钛合金结构的修理质量和效率。试验表明,横刃形状为S型钻头最适合飞机钛合金薄壁结构维修工艺孔钻削,虽然S型和短横刃型的钻头均可有效降低钻削轴向力,提高孔口圆度,但短横刃钻头因横刃区域面积小,磨损较为严重。     

麻花钻磨损特性的研究

通过对调质合金结构钢的大量钻削试验,研究了麻花钻磨损区的图形特征和磨损机理以及钻头失效与磨损图形参数、钻头切削寿命与钻削速度的关系。结果表明,麻花钻的磨损具有非线性特征,钻头转角和主刀刃及横刃区有两个显著不同的磨损区,随钻削速度的提高,这两个磨损区的特征差异及磨损带宽度之比明显增大。在钻削速度较低、钻头失效时,两个磨损区为较均衡的磨粒磨损和粘结磨损;钻削速度较高时,转角区剧烈的粘结磨损和氧化磨损使钻头加快失效,而主刀刃及横刃上的磨损却很小。受此影响,麻花钻的磨钝标准、耐用度问题较为复杂,钻头的寿命（Ｔ）－速度（Ｖ）曲线的泰勒特性范围很窄。     

阶梯钻头钻削CFRP/TC4钛合金叠层材料研究

针对CFRP/钛合金叠层材料传统钻削加工过程存在钻削轴向力过大、切削温度高、刀具磨损严重的问题,采用新型阶梯麻花钻对CFRP/钛合金叠层材料进行钻削试验,研究了新型阶梯麻花钻钻头在CFRP/钛合金叠层材料制孔时的轴向力、切削温度和刀具磨损。试验结果表明,阶梯麻花钻刀具能够有效降低钻削的轴向力、降低多孔钻削温度,提高刀具耐用度,具有良好的CFRP/钛合金叠层材料制孔性能。     

硬质合金钻头绿色钻削镍基高温合金的试验研究

通过硬质合金钻头YG10在常规干钻削、气冷、低温二氧化碳(LCO₂)冷却三种绿色切削条件下钻削镍基高温合金GH4169,研究镍基高温合金的钻削性能和钻头磨损机理,旨在提高钻头加工寿命。通过分析不同切削条件下的钻头寿命、钻削力、钻削温度、钻头磨损形貌和加工表面粗糙度,结果表明,气冷与LCO₂冷却均能改善切削工况,降低钻削力和钻削温度,并延长钻头寿命。气冷切削和LCO₂冷却可使钻头寿命比常规干钻削分别延长33%和2.33倍。硬质合金钻头钻削镍基高温合金时对工况要求较高,不适宜工况的主要失效形式是崩刃甚至断刃,在工况适宜时的主要失效形式是黏结磨损。     

不锈钢麻花钻几何参数优化

研究不锈钢钻削过程中,螺旋角、后角、顶角及横刃对刀具磨损及切削热等现象的影响,分析不锈钢麻花钻的主要几何参数。通过对不锈钢麻花钻参数的优化,显著改善麻花钻切削状况,从而提高切削寿命;介绍了不锈钢麻花钻的参数优化、试验过程及结果。     

钛合金旋转超声辅助钻削的钻削力和切屑研究

针对难加工材料钛合金在采用普通麻花钻传统钻削过程中存在钻削力和扭矩较大使得钻孔困难,刀具使用寿命低,连续长切屑易缠绕刀具、划伤孔加工表面、增大刀具-切屑-工件孔壁之间的摩擦以及排屑差引起堵屑和卡刀具的问题,引入一种新刃型刀具（即八面钻）,并结合超声振动钻削技术,进行了钛合金旋转超声辅助钻削试验。分析了旋转超声辅助钻削和普通钻削中切屑形成原理,采用文中所设计的旋转超声振动钻削主轴结合BV100立式加工中心平台、测力系统和非接触激光测量系统进行了无冷却条件下基于八面钻的钛合金旋转超声辅助钻削和普通钻削试验以及钻削力、扭矩和切屑形态的研究。试验结果表明：相比于普通钻削,超声钻削明显降低钻削力和扭矩分别为19.07%~20.09%和31.66%~34.3%,明显增强了钻头横刃和主切削刃的切削能力,获得了良好的断屑和排屑效果,提高了切削过程的稳定性,能够极大改善钛合金钻孔过程钻削困难、刀具使用寿命低和孔加工质量差的问题。     

加工汽车零部件复杂轴类零件的钻头试验研究

整体硬质合金钻头在带齿的轴上钻深孔时由于切削过程中切削力变化复杂,导致钻头寿命降低,严重时钻头会发生折断。分析实际加工条件的不同特征后,修改原有钻头,设计不同形式的钻头适应不同加工设备。实验表明,新型钻头可延长刀具寿命1.5倍,解决钻头的缠屑等问题,提高了加工效率。     

数控刀具对数控加工工艺的影响及优化

针对传统刀具加工存在加工成本高、刀具磨损严重的问题,在分析当前主要刀具类型基础上,以SiCf/SiC复合材料为研究实例,采用钻削制孔方式对数控刀具加工进行实验。其中验证刀具几何参数对切削力、刀具磨损及孔质量的影响;然后采用BP-GA优化模型进行刀具轴向力优化。结果表明,在钻削SiCf/SiC复合材料时,螺旋角对切削力大小的刀具角度影响最大,其次为顶角和后角。正交实验分析可知,切削力在最小值时,刀具角度最佳参数分别为顶角120°,螺旋角19°,后角18°,说明造成刀具磨损的主要原因为涂层脱落、切削刃崩刃。EDS分析发现,孔洞处含有大量W、Co元素,说明层间孔洞主要由刀具切削时的磨损造成。通过BP-GA优化模型可实现轴向力优化处理,具备可行性。     

液氮低温切削钛合金实验研究

针对钛合金难加工特点,将液氮作为冷却介质直接喷向切削区进行钛合金TC4低温车削加工,测量其切削力、表面粗糙度和刀具磨损,并与干切削在相同实验条件下对比,分析低温切削对钛合金的影响。实验结果表明:低温切削钛合金,主切削力有所增大,但进给方向力减小,刀具磨损状况与表面质量得到改善,断屑相对容易。     

ZrO2/CePO4复合陶瓷钻削试验中刀具磨损机理的研究

制备了ZrO2 /CePO4可加工陶瓷材料 ,采用硬质合金钻头分别进行ZrO2 /CePO4陶瓷和低碳钢的钻削试验。通过刀具磨损量随材料去除量变化的规律来分析材料去除特性 ,通过扫描电子显微镜分析ZrO2 /CePO4陶瓷钻削加工中的刀具磨损形式。试验结果表明 :在加工初始阶段 ,两种材料的刀具磨损量比较接近 ,随着钻削的继续进行 ,加工ZrO2 /CePO4陶瓷的刀具磨损量明显高于加工低碳钢的刀具磨损量 ;加工ZrO2 /CePO4陶瓷时 ,刀具的磨损形态包括主后刀面磨损、副后刀面磨损和横刃磨损 ,其中钻头副后刀面磨损现象是ZrO2 /CePO4材料加工的一个显著特征 ,与金属材料的加工存在差异 ;刀具磨损的主要原因是磨料磨损、粘结磨损和氧化磨损。     

3D打印钛合金钻削性能试验研究

钛合金由于其比强度高、比刚度高、耐高温等特性,而广泛应用于航空航天领域。3D打印钛合金(激光烧结成型)由于加工制造的特殊性,使得其与常用的锻造钛合金拥有不同的组织和力学性能。本文通过钻削试验,探究了不同切削参数(转速、进给量)对切削力和切削温度的影响,为钻削3D打印钛合金提供了合理的加工参数。实验发现:钻孔加工过程中主轴转速在800-1200r/min左右,进给量保持在0.06-0.09mm/r左右比较合适。另外,钻削3D打印钛合金时,刀具磨损形式为:前刀面主要产生涂层剥落和粘结磨损,后刀面产生磨粒磨损。