基于人工神经网络的高锰钢钻削力预测模型研究

对制造铁路道岔用ZGMn13高锰钢这种难加工材料进行了钻削实验,依据多因素正交试验数据样本,通过MATLAB人工神经网络建立了高锰钢钻削力和扭矩的预测模型。在模型中输入刀具直径、进给量和切削速度等参数,可得到相应的钻削轴向力和扭矩。采用该模型能够大量节约实验成本,为高锰钢的钻削机理研究提供新的手段和依据。     

TC4钛合金低频振动钻削切屑形态和钻削力研究

为研究TC4钛合金低频振动钻削过程中切屑形态与钻削参数和振动参数对钻削力（轴向力和扭矩）的影响规律，基于一种自主研制的低频振动刀柄，分别采用单因素法和正交试验法对钛合金进行了低频振动钻削试验，分析了不同钻削条件下的切屑形态和钻削力，建立了轴向力和扭矩的经验公式，并对钻削力的影响因素进行直观分析与方差分析。结果表明：试验系统在低频振动钻削TC4钛合金时，振幅与进给量之比接近临界断屑值0.81时断屑可靠，排屑顺畅；低频振动瞬时钻削力呈现出规律的正弦波形，钻削力动态分量远大于普通钻削，轴向力和扭矩均值可比普通钻削分别降低10%~15%和15%~20%；进给量对钻削力影响最为显著，振幅次之，钻削速度影响最小；建立的振动钻削经验模型误差保持在10%以内，可以较为准确地对该试验系统所选参数范围内的钻削力进行预测。     

钛合金TC4的钻削力试验研究

钛合金TCA属于较难加工材料,其小孔钻削尤为困难。为得到钻头直径、钻削参数（进给量、切削速度）和刀具材料对钻削力的影响规律,采用标准高速钢钻头对TCA与45钢进行了钻削对比试验,并用多元线性回归分析模型分别建立了扭矩和轴向力的经验公式。结果表明,TC4的钻削力比45钢大,钻削参数对钻削力的影响规律与45钢基本相同,即钻头直径对扭矩和轴向力影响最大,进给量次之,切削速度的影响最小。     

碳纤维增强复合材料纵扭复合超声振动钻削试验

碳纤维增强复合材料(CFRP)以其优越的性能被广泛应用于航空航天领域,然而其作为典型难加工材料,采用传统钻削加工时极易出现毛刺、撕裂、分层及加工表面质量差等现象,严重制约了CFRP的应用。采用纵扭复合超声振动钻削和普通钻削两种钻削方式加工CFRP板材,对比了两种钻削方式下的轴向力、扭矩及钻孔质量,研究了单向型和编织型CFRP板材的钻削轴向力特性,分析了转速、进给速度对钻削轴向力的影响规律。试验表明:纵扭复合超声振动辅助钻削可以更加有效切削CFRP,降低轴向力和扭矩,降低撕裂因子,抑制分层现象;钻削轴向力随着进给速度提高而增大,随着钻速的提高而降低,且当Vc/Vf增大时,钻削轴向力随之下降,试验拟合得到轴向力经验公式。     

碳纤维复合材料高速钻削实验研究

研究了硬质合金钎焊金刚石钻头高速钻削碳纤维复合材料时钻削力、扭矩的变化规律,得到了进给量、切削速度对钻削力和扭矩的影响规律。对钻削力和扭矩实验结果进行了回归分析得到了钻削力和扭矩的指数公式。     

GH4169高温合金钻削力的试验研究

GH4169是常用的高温合金之一,钻削加工较为困难。为了深入研究GH4169钻削加工过程中的钻削轴向力和扭矩的变化特性,通过设计正交试验的方法,研究了钻削GH4169高温合金时主要钻削参数对钻削力的影响,并利用正交试验的极差分析法确定各切削参数对钻削轴向力和扭矩影响的主次因素顺序,最后利用Matlab软件多元线性回归分析进行公式修正。结果表明:钻削轴向力和扭矩随刀具转速的增加而减小,随每转进给量和直径的增加而增加,而直径的增加对轴向力和扭矩的影响比进给量大。     

PCD钻头钻削碳纤维增强复合材料的切削力研究

利用PCD钻头对碳纤维复合材料钻削力进行试验研究。通过单因素试验的方法得到切削参数对切削力的影响规律;通过多元线性回归得到钻削轴向力的经验公式,应用SPSS软件对经验公式进行方差分析;对经验公式进行显著性检验,回归方程非常显著,回归模型可以为钻削轴向力提供预测。     

奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的钻削试验研究

奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti属较难加工材料,特别是较小孔钻削。为了得到钻头直径与钻削参数对钻削力和钻削温度的影响规律,故用高速钢标准钻头对1Cr18Ni9Ti与45钢进行了钻削对比试验,并用多元线性回归模型建立了钻削力和钻削温度的经验公式。结果表明:1Cr18Ni9Ti的扭矩和轴向力比45钢大,钻削参数对钻削力影响规律与45钢相同,即钻头直径对钻削力的影响最大,进给量次之,钻削速度最小;1Cr18Ni9Ti的钻削温度比45钢约高1.4倍,钻削速度对钻削温度影响最大,进给量次之,钻头直径最小。     

抛物线槽型钻钻削力的试验研究

通过钻削试验装置,采用抛物线槽型钻和普通麻花钻在不同参数下对低碳钢和球墨铸铁进行钻削试验,针对钻削过程中轴向钻削力和扭矩及其变化规律进行研究。试验结果表明,抛物线槽型钻钻削过程的轴向力和扭矩比普通麻花钻小,且轴向力和扭矩的变化过程也比普通麻花钻稳定。得出了进给量、主轴转速、钻头几何参数(钻尖顶角、钻头直径)以及工件材料等因素对抛物线槽型钻轴向力、扭矩的影响规律,为钻削过程中抛物线槽型钻几何参数和切削参数的选择提供依据。     

微小孔钻削过程轴向力和扭矩的模拟研究

对微小孔标准麻花钻钻削力进行研究,采用UG的驱动方程曲线功能建立微小孔标准麻花钻并测量相关角度,建立钻削过程的简化模型;利用金属成型有限元仿真专用软件DEFORM 3D对微小孔钻削过程的轴向力和扭矩进行了研究。将仿真结果与传统经验公式及实验数据进行了对比,结果表明：DEFORM分析的简化模型结果表明加宽后的横刃对钻削过程中轴向力的贡献远远大于经验数据,该简化模型在仿真结果的准确性上优于经验公式,更接近于实际情况。     

GH4169高温合金薄壁钻削加工钻削力的仿真研究

GH4169高温合金薄壁钻孔与常规的高温合金厚壁钻孔相比有其特殊性,应用有限元分析软件对硬质合金钻头钻削镍基高温合金平板薄壁件的动态过程进行建模,总结钻削过程中钻削力的变化特点以及进给量和钻削速度对钻削力的影响。研究结果表明:当钻尖高度大于薄壁件厚度时,根据钻头与薄壁件的相对位置,可将钻削过程分为三个阶段,在不同阶段钻削力变化特点不同;轴向力和扭矩随着钻削速度的增加而增加,但轴向力增加幅度不大;轴向力和扭矩均随着进给量的增大而明显增大;进给量对钻削力和扭矩的影响较钻削速度明显。     

钻削GH4169高温合金薄壁件钻削力仿真研究

GH4169高温合金的薄壁钻孔与厚壁钻孔相比有特殊性,运用ABAQUS软件进行钻削GH4169高温合金薄壁件的仿真,研究钻削加工过程中钻削参数和工件厚度对钻削力的影响规律及变化特征,分析应力的分布规律。结果表明:钻削初期,横刃的挤压和主切削刃切削长度的增加使钻削力和扭矩增大;稳定钻削阶段,横刃切出后,主切削刃切削长度不变切削直径增加,钻削力和扭矩稳定增加;钻削后期,副切削刃参与切削,主切削刃切削长度减小,轴向钻削力和扭矩减小,但副刃与孔壁的挤压摩擦,曲线波动较大;钻削速度、进给量及工件厚度的增加都会导致轴向钻削力和扭矩的增加;钻削时的最大应力分布在横刃和主切削刃与工件的接触部位。     

Micro-drilling of Ti–6Al–4V alloy: The effects of cooling/lubricating

This paper presents a series of experimental investigations of the effects of various machining conditions [dry, flooded, minimum quantity lubrication (MQL), and cryogenic] and cutting parameters (cutting speed and feed rate) on thrust force, torque, tool wear, burr formation, and surface roughness in micro-drilling of Ti–6Al–4V alloy. A set of uncoated carbide twist drills with a diameter of 700 μm were used for making holes in the workpiece material. Both machining conditions and cutting parameters were found to influence the thrust force and torque. The thrust force and torque are higher in cryogenic cooling. It was found that the MQL condition produced the highest engagement torque amplitude in comparison to the other coolant–lubrication conditions. The maximum average torque value was obtained in the dry drilling process. There was no substantial effect of various coolant–lubrication conditions on burr height. However, it was observed that the burr height was at a minimum level in cryogenic drilling. Increasing feed rate and decreasing spindle speed increased the entry and exit burr height. The minimum surface roughness values were obtained in the flood cooling condition. In the dry drilling process, increased cutting speed resulted in reduced hardness on the subsurface of the drilled hole. This indicates that the surface and subsurface of the drilled hole were subject to softening in the dry micro-drilling process. The softening at the subsurface of drilled holes under different cooling and lubrication conditions is much smaller compared to the dry micro-drilling process.     

Influence of the Cutting Speed on the Torque in Drilling

Russian Engineering Research - Abstract—The forces associated with drilling are considered. The influence of the cutting speed on the torque and cutting force is investigated for drills of...     

奥氏体高锰钢钻削抗力特征规律试验研究

为研究新型高韧性奥氏体高锰钢材料的切削加工性能，使用涂层硬质合金钻头，在正交统计试验设计方法指导下，进行了切削抗力特征规律试验研究，获得了钻削抗力（扭矩和轴向力）与切削用量之间的特征规律，得到了高置信度的回归经验公式。研究得出如下结论：进给速度对切削抗力的影响为对数线性正增关系；主轴转速对切削抗力的影响呈对数非线性关系；在满足切削抗力约束条件下，实现切削效率的最大化的切削用量组合，可以通过统计试验设计指导下的切削试验予以确定。     

三种涂层钻头钻削不锈钢的切削性能研究

以轴向力和扭矩为判据比较分析了三种涂层高速钢钻头钻削不锈钢时的切削性能。试验结果表明 :TiN表面多层涂层钻头钻削效果最好 ,TiCN表面多层涂层钻头次之 ,TiN单层涂层钻头钻削效果最差。同时发现 :不同涂层钻头钻削不锈钢时产生的轴向力和扭矩值随进给速度的增加而增大 ,但在固定进给速度 (0 .12mm/r)、改变转速时 ,三种涂层钻头的轴向力与扭矩值在转速为 1.4r/s时最小 ;转速增加至 2 .0r/s时轴向力和扭矩增至最大 ;转速继续增加至 2 .6r/s时轴向力与扭矩值开始下降     

Effect of drilling speed on the required torque and thrust force for non-ferrous materials

Constant-feed-rate drilling tests under conditions of dry cutting were performed on three non-ferrous materials, namely free machining brass, aluminium and lead. The tests covered a wide range of cutting speeds. Both thrust forces and torques were affected by the drill diameter and by speed variations. Empirical relationships between the thrust force, the torque and the cutting parameters were derived for the materials used.