沟槽型表面微织构麻花钻的钻削性能仿真

刀具表面置入微织构能够有效提高刀具切削性能和减小刀具磨损。针对麻花钻磨损严重问题,在麻花钻的前刀面刀—屑接触区域设计沟槽型表面微织构,利用Deform-3D软件建立表面微织构麻花钻钻削45钢的三维仿真模型,并研究沟槽宽度和间距对表面微织构麻花钻的钻削性能影响和作用机理。仿真结果表明:表面微织构的置入能够有效降低钻削力和减少钻头磨损,并改善麻花钻前刀面的最大温度分布,避免了最大温度的集中;当沟槽宽度增加时,钻削力呈先减小后增加的趋势;当微织构沟槽间距减小时,刀—屑接触区域内起作用的微织构数量增多,钻削力、钻削温度和钻头磨损呈减小趋势。     

面向康复的医疗手术中钻削力和钻削温度研究

随着我国生活水平的提高及医保范围的扩大,患者对先进手术水平的期望值越来越高,对手术的要求由面向治疗转化为面向康复。面向康复手术的低损伤和快愈合特点,除了取决于临床医生的实际经验外,手术器械性能优劣也是重要的影响因素。而各类手术器械势必对人体造成各类损伤,特别是应用于各类骨手术的医疗钻头,其在手术中产生的钻削力和钻削温度,不可避免地导致不同程度的骨损伤。因此,充分了解医疗钻头的钻削机理、优化医疗钻头的结构和工艺参数是降低医疗钻头的钻削力和钻削温度损伤、加快患者术后康复、满足患者面向康复手术要求的重要途径。本文就当前医疗钻头的研究现状,阐述了医疗钻头钻削温度的产生、测量及其影响因素;分析了医疗钻头钻削参数、钻头设计等对钻削力的影响;指出了医疗钻头钻削力和钻削温度损伤控制的发展方向。     

凹槽微织构刀具皮质骨切削仿真研究

在骨钻削过程中,钻削力过大会对骨组织造成损伤,研究表明,微织构能够有效改善刀具的切削性能。将钻削简化为二维切削,研究凹槽微织构刀具对切削力的影响。基于切削理论建立了凹槽微织构刀具的切削力模型,利用ABAQUS软件进行皮质骨二维切削仿真。设计单因素试验确定微织构参数(宽度、间距和刃边距)对切削力的影响,对比分析微织构刀具和无微织构刀具的仿真结果。结果表明:微织构刀具能够有效减小切削力;微织构参数对切削力有不同影响。     

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。     

微织构密度刀具切削性能分析及模糊综合评价

设计了一种多种类型的变密度微圆坑织构排布状态的刀具,以钛合金为对象进行钻削测试,对比了表面微织构与组合状态下的钻削加工效果,并通过模糊评价方法确定刀具前刀面织构的最优设计方法。研究结果表明：受到微织构抗磨减摩影响钻削力减小程度远超过刀具表面粗糙引起的额外摩擦作用,导致整体钻削力发生了降低。需适当降低微织构数量,减缓微圆坑边缘和切屑之间的二次切削影响,促进钻削力的降低。织构参数为120μm时可以获得最小的切削温度,随着织构间距的减小,织构也达到了更密集的程度,此时微坑织构具有良好的减磨抗磨效果,变密度微织构对于切削温度降低效果相对恒定密度微织构更明显。模糊综合评价得到200-120-160排布形式的微织构密度刀具达到了最优切削加工性能。     

阶梯钻钻削Ti6Al4V过程的切削力与残余应力仿真分析

基于ABAQUS软件针对Ti6Al4V的钻削过程进行三维有限元仿真,得到轴向力曲线和应力分布云图。研究阶梯钻相对于普通麻花钻对钻削轴向力的减小作用,并在此基础上,采用单一变量法,设置不同的台阶角度和第一级钻头直径,研究两因素对轴向力和残余应力的影响规律。仿真试验结果表明,相同孔径情况下,阶梯钻产生的轴向力小于普通麻花钻,残余应力水平更低;对比不同台阶角度的阶梯钻发现,台阶角度为90°的阶梯钻产生轴向力更小,残余应力水平更低;在台阶角度为90°时,第一级钻头直径取4.6mm时的毛刺高度最小,残余应力水平也相对较低。在实际生产过程中,可以通过改变台阶角度和第一级钻头的直径来提高工件质量。     

表面微织构和内冷却对钻削Ti6Al4V切削力及切屑形态的影响

Ti6Al4V钛合金是一种典型的难加工材料,本文采用光纤激光打标机在内冷麻花钻的前刀面、后刀面以及前后刀面上加工沟槽型微织构,制备出TF、TB和TFB型3种刀具进行Ti6Al4V的钻削试验,并对不同切削速度下的钻削力和切屑形态进行了分析研究。结果表明:在表面微织构和内冷却双重作用下,3种刀具的钻削力均有不同程度下降,切屑的卷曲程度增加,刀具的断屑能力提高; TF钻头能明显增加切屑卷曲程度和提高刀具的断屑能力,TB钻头可以更好地降低钻削力,TFB钻头的综合效果更好。     

实用化振动切削技术——微小孔振动钻削工艺及装备

微小孔的加工一直是机械制造业中的难点，对国防制造业更是如此。研制了一种精密微小孔数控振动钻床，并采用0．4mm高速钢麻花钻头进行钻削试验，与普通钻削相比，振动钻削能提高钻头的使用寿命十几倍以上，并能提高钻头的定心能力和微孔的位置精度。     

钻削碳纤维复合材料切削温度的仿真研究

为研究切削参数对钻削碳纤维增强复合材料的切削温度影响规律，基于ABAQUS有限元分析软件建立了T300碳纤维复合材料的钻削仿真模型，对钻削加工中切削温度的分布和特点进行了研究。基于正交试验法在不同切削参数下进行钻削仿真试验得到其切削温度，采用单因素试验法进行钻削加工仿真，得到钻削碳纤维增强复合材料时不同切削参数对钻孔切削温度的影响规律。结果表明：钻头切削刃刀尖处的温度远高于钻头边缘处的温度，钻头后刀面的切削温度高于钻头前刀面的切削温度。对切削温度影响最大的钻削参数为钻头直径，切削速度和进给量的影响次之；切削用量组合为钻头直径4mm、切削速度40m/min和进给量0.08mm/r时，切削温度最低；切削温度与钻头直径和切削速度呈正相关，切削温度与进给量呈负相关。     

两种钻头高速钻削碳纤维复合材料时的钻削力与钻削温度对比

采用金刚石涂层钻头和硬质合金麻花钻头对单向T800碳纤维复合材料进行高速钻削试验,对比分析了两种钻头在不同转速和进给速度下钻削时的钻削力与钻削温度,并研究了钻削力对制孔质量的影响。结果表明:高转速、低进给速度能有效提高孔的加工质量;在相同加工参数下,与硬质合金麻花钻头相比,用金刚石涂层钻头钻削时,钻削轴向力减小40%,钻削温度至少降低17%,更适合钻削碳纤维复合材料。     

医疗钻头钻削力和钻削温度的试验研究

在高速钻削猪胫骨过程中,钻削力和钻削温度对改进医疗钻头的设计是非常重要的.研究结果表明:在钻削骨头的过程中,钻削力和钻削温度受进给速度和钻削速度的影响.相比不锈钢麻花钻,带三个切削刃的新型医疗钻头能够取得更小的钻削力和低于47℃的钻削温度.     

高速钢钻头振动钻削9Cr18不锈钢微小孔的研究

不锈钢9Cr18是航空发动机上较为常用的一种马氏体不锈钢材料,它的塑性大,粘附力强,用普通钻削的方法比 较难加工。采用中频轴向振动钻削9Cr18零件的微小孔,取得了显著的效果。试验表明,相比普通钻削,振动钻削提高 钻头寿命约10倍,并可以提高定位精度,降低钻头受力,改善孔的加工质量。     

硬质合金小阶梯麻花钻的试验研究

硬质合金小阶梯麻花钻的阶梯处在钻削加工过程中容易过早磨损甚至断裂。阶梯较小时此处容屑不畅、切削条件不好。本文经试验优化出小阶梯麻花钻在阶梯处的阶梯间隙深度,并经试验证明钻头使用寿命提高了1.5倍。     

BTA深孔钻的微织构制备与钻削试验研究

针对钻削过程中,深孔加工刀具磨损严重的问题,提出在BTA深孔钻刀齿的前后刀面上加工出不同尺寸参数的表面微织构的思路,制备了表面微织构BTA深孔钻;通过深孔钻削试验,分析了微织构宽度与微织构间距对BTA深孔钻刀齿钻削性能的影响,并检验了后刀面加工表面微织构的可行性,为表面微织构技术在深孔钻削领域的应用提供了基础依据。     

基于有限元分析的皮质骨钻削力的研究

基于ABAQUS,通过选择合理的切屑分离准则、网格划分技术和网格划分算法,设置合理的边界条件和单元类型等,建立了普通麻花钻钻削皮质骨的有限元仿真模型。通过中心复合试验,研究了钻削力与钻头直径、转速和进给速度的关系。仿真结果表明:在一定范围内,随着钻头直径和进给速度的增大,钻削力增大;随着转速的增加,钻削力减小。本研究为临床骨钻削手术提供理论指导,并且对优化刀具结构、确定合理的切削用量、降低加工成本具有现实意义。     

通过轴向力监测预报微钻头折断的研究

对以轴向钻削力为监测对象的微孔钻削在线监测进行了研究。以50支直径为0.4mm的高速钢麻花钻为样本,在数控高速精密微孔钻床上,对钻削45#碳素钢时微钻头折断的轴向钻削力极限值进行了检测。经参数估计和统计检验,得到轴向钻削力极限值服从对数正态分布的结论,并建立了基于可靠性的轴向钻削力监测阈值的确定方法。在此基础上选取不同可靠度水平进行了在线监测实验,与普通钻削比较,当选取可靠度水平为0.999时,在钻头利用率相同的情况下,10支钻头的折断率由30%下降到0,为避免发生微钻头折断这一长期困扰微孔加工的技术问题提供了一种良好的工艺方法。     

微钻头螺旋槽对称性对钻头折断的影响

在微孔钻削过程中,影响钻头寿命的因素很多：如微钻头自身的直径,微钻头钻芯厚度,微钻头材料及制造工艺,以及微钻头螺旋面等。集中研究微钻头螺旋槽对称性对钻头折断的影响,并在前人提出的钻头制造方法及钻削过程中钻头受力情况研究的基础上,分析了微孔钻削过程中,由于微钻头螺旋槽的制造误差,造成两主切削刃上的钻削力不平衡,导致微孔钻削过程中微钻头的折断。同时,提出了改善微孔钻削过程中微钻头折段的措施以及最适合制造微钻头的方法。     

铝合金材料专用麻花钻的开槽刀

随着铝合金材料的广泛使用,加工铝合金麻花钻的需求量大增。但用普通麻花钻钻削铝合金材料时,钻削不顺畅,使用效率低。我们用普通钻头做了一次切削试验(切试工件为铝合金缸盖),发现在钻削过程中钻尖处粘屑很严重,钻削速度慢且振动较大,钻头寿命低。为此,我们设计了轻合金材     

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。