大孔径和田玉超声波振动深孔钻削系统设计

根据和田玉材料高硬度、高韧性的特点,设计一种大孔径内排屑超声波振动深孔钻削系统。重点介绍了加工系统主要部件钻头、振动系统的设计。研究了大孔径、内排屑方式超声波深孔振动钻削理论,为后期研究和田玉超声波深孔加工机制及其裂纹预防策略提供了理论依据。     

和田青玉超声波深孔高速钢麻花钻钻削试验研究

基于和田玉特殊的物理性能,采用直径为2、1.5、1 mm的高速钢麻花钻,在其主轴转速为700、1500、1800r/min;进给量为3μm/r和5μm/r的情况下;分别进行附加超声波振动和不附加超声波振动加工试验;在钻削加工过程刀具磨损,扩孔量、孔内表面粗糙度三个方面进行对比分析,超声振动波钻削能获得更好的加工质量和效率,并能减少钻头的磨损和破坏,为和田玉精密加工提供了一种新的深孔加工工艺方法。     

BTA深孔钻削过程中工件振动影响因素的研究

在BTA深孔钻削过程中,工件的振动是导致孔加工质量和精度降低的重要因素。通过实验和MATLAB拟合分析不同的切削参数(进给量f、切削速度v、主轴转速n)对工件振动的影响。分析结果表明,在深孔加工过程中,工件的中间位置振幅最大;随着进给量的和切削速度的增大,工件的振幅增大,振幅增大量先增大后减小;主轴转速的变化对工件的振动影响很小。合理的选择切削参数可以降低工件的振动。     

金和田青玉超声波振动深孔钻削试验研究

基于和田玉特殊的物理性能,采用金刚砂钻头和高速钢麻花钻在附加超声波振动和不附加超声波振动的条件下进行了和田青玉的钻削试验,在加工工件的刀具损坏、出口毛刺、孔表面微观质量3个方面进行对比分析,超声振动波钻削能获得更好的加工质量和效率,并能减少刀具的磨损和破坏,为和田玉精密加工提供了一种新的深孔加工工艺方法。     

GFRP低频轴向振动制孔的钻削力特性和套料钻磨损分析

GFRP的套孔钻削过程中极易产生分层、撕裂等加工损伤,其与轴向钻削力直接相关。为提高GFRP的制孔质量,采用新型金刚石薄壁套料钻,结合低频轴向振动加工技术,建立单颗磨粒的运动学模型和动力学模型,试验研究GFRP制孔中的轴向力变化规律,并对套料钻的烧焦概率、自动落料率进行分析。结果表明：对比常规钻削,低频振动钻削时的瞬时进给量和轴向力比常规钻削时的大,且随着振幅的增加,轴向力也随之增大;低频振动钻削和常规钻削时的轴向力皆随进给速度的增加而增大,随主轴转速的升高而降低。同时,低频振动钻削时磨粒间断性地参与钻削,大大降低了套料钻的烧焦概率,提高了其自动落料率,自动落料率高达88.24%,可实现GFRP的连续批量制孔。     

基于BTA深孔钻钻削EA4T钢的切屑形成机制研究

通过BTA深孔钻钻削EA4T钢的实验,探究在切削EA4T钢过程中切屑的形成机制。通过统计不同的切削用量所对应的切屑类型,进而分析用BTA深孔钻钻削EA4T钢过程中改变切削用量对切屑形态的影响。在此基础上反推出BTA深孔钻钻削EA4T钢时,切削用量的实际控制范围,为实际生产提供一定的理论依据。实验结果显示用BTA深孔钻钻削EA4T钢,分屑、断屑效果良好,并且可以在很大的范围内以不同的切削速度或进给量都能得到较理想的C型屑。     

深孔钻削中受力分析与切削参数定量分析

深孔钻削中常出现走偏、折断钻头等现象,严重影响深孔质量.文章深入分析了深孔加工中的各种力学关系,研究了切削力系、附加力系、挤压力与挤压力矩、摩擦力与摩擦力矩等与走偏、折断钻头之间的关系,找出了一些带规律性的问题,趋利避害.经大量试验,获得到了钻具受力与孔径、力矩与孔径及不同材质情况下的切削功率与进给量等切削参数之间的相关数据.通过采取导向装置、预钻引导孔等技术措施进行深孔钻削.应用结果表明,深孔钻削的受力情况得到了明显改善,深孔精度与加工效率显著提高.     

深孔DF系统振动钻削断屑机理的研究

采用DF系统钻削深孔时,断屑是影响钻削质量的关键要点与难点。文章将DF系统与振动钻削结合起来,通过对其断屑理论的研究,得出了DF系统振动钻削在有、无振幅损失时的完全几何断屑条件。基于Defrom-3D软件对DF系统振动与传统钻削的切屑形态进行了数值仿真对比试验。并通过加工实验,验证分析了振动与传统钻削各自的断屑情况,探讨了振动钻削在使用不同参数时的钻削效果。结果表明:DF系统振动钻削比传统钻削断屑更为可靠,且选用不同参数可控制切屑的形态。     

0Cr17Ni4Cu4Nb超声振动钻削的钻削力和切屑研究

针对深小孔钻削过程中存在轴向力和扭矩较大、断屑排屑效果差、刀具易磨损等问题,通过建立轴向振动钻削运动数学模型,分析了超声振动钻削的钻削力和断屑机制。在设计的超声轴向振动钻削试验装置上对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢材料进行了普通钻削和超声振动钻削深小孔加工试验,对比分析了轴向力、扭矩和切屑形状。实验结果表明:与普通钻削相比,超声振动钻削降低了轴向力和扭矩,获得了良好的断屑和排屑效果,提高了钻削过程的稳定性,延长了刀具的使用寿命。     

进给量对超声振动钻削力的影响研究

在振动钻削加工原理的基础上建立了振动钻削过程中平均钻削力的数学模型,在超声轴向振动钻削试验装置上进行了0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢的普通钻削和振动钻削的钻削力测量试验,通过试验分析了进给量对钻削力和钻头磨损的影响规律。试验结果表明,振动钻削过程中的钻削力明显减小,钻削力曲线更加平缓;振动钻削过程中,随着钻头进给量的增大钻削力逐渐增大,钻头磨损加剧。     

深小孔超声振动钻削轴向力的仿真与实验研究

建立深小孔轴向振动钻削加工仿真分析模型,针对轴向力通过DEFORM-3D有限元软件进行了超声振动钻削与普通钻削仿真,对两组仿真结果进行分析比较,并在超声轴向振动钻削装置上对不锈钢板进行了深小孔振动钻削和普通钻削实验,利用压电传感器测量了振动钻削和普通钻削加工的轴向力。实验结果与仿真结果对比表明:仿真结果与实验结果偏差低于8%,超声振动钻削的平均轴向力小于普通钻削的平均轴向力,钻削过程平稳。     

45钢超声振动钻削加工机理及其试验研究

通过超声振动加工技术对45钢进行钻削加工试验,研究超声振动加工技术的钻削机理、加工孔的表面微观形貌、切屑形态,以及超声振幅和主轴转速对加工孔表面粗糙度的影响规律。结果表明:在普通车床CA6140上利用超声振动发生器、换能器、变幅杆连接钻头对45钢进行钻削,可实现传统钻削加工与超声振动钻削加工的良好结合,有效改善孔内表面的形貌,降低表面粗糙度值,且切屑形态规整;同时,超声振幅控制在20μm最佳,主轴转速在320~400 r/min范围内的加工效果较好。     

超声振动钻削小深孔实验研究

对超声振动钻削小深孔进行了实验研究,分析了小深孔的定位精度、直线度和加工效率.结果显示,该工艺方法能大幅提高小深孔的加工精度和效率,很好地解决了小深孔加工中存在的难题.     

超声振动钻削减摩机制研究与试验分析

在振动钻削加工原理的基础上建立振动钻削过程中平均摩擦力的数学模型,分析动载荷对平均摩擦力的影响规律。在超声振动钻削试验装置上对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢进行了普通钻削和超声振动钻削试验,对比分析了孔壁表面粗糙度、钻头磨损形貌和切屑形状。结果表明:超声振动钻削能够减少平均摩擦力;通过观察加工后钻头与孔的表面形貌,超声振动钻削钻头磨损程度低,孔壁表面粗糙度值小,具有更好的断屑、排屑性能。     

Feasibility study of the ultrasonic vibration assisted drilling of Inconel superalloy

The ultrasonic vibration assisted drilling of Inconel 718 superalloy is studied in this paper. The tool holder of a machining center is retrofitted so that axial resonant vibration can be provided. Experimental results show that the chip size is reduced, and the variation of torque in drilling becomes smaller. These phenomena are particularly apparent at the final stage of a drill's usable life. It is also found that there is little improvement in drilling performance when the frequency of the ultrasonic vibration is varied. On the contrary, a drill's life is greatly increased when the vibration with a smaller amplitude is applied. But too large a vibration amplitude, such as over 12 μm in this study, could lead to negative effects. For the testing conditions, the frequency of 31.8 kHz and the amplitude of 4 μm result in the best drill life and quality of the drilled hole in this study. Under this condition a drill's life is prolonged by as much as 2.7 times of that without vibration assisted drilling process. Concerning drilling efficiency, it is found that by applying ultrasonic vibration assisted drilling, lifting of the drill for chip removal as commonly employed in conventional drilling of a high aspect ratio hole is not necessary, and saving of the working time is obtained.     

Feasibility study of the rotary ultrasonic elliptical machining of carbon fiber reinforced plastics (CFRP)

Carbon fiber reinforced plastics (CFRP) are used for various aircraft structural components because of their superior mechanical and physical properties such as high specific strength, high specific stiffness, etc. However, when CFRP are machined, rapid tool wear and delamination are troublesome. Therefore, cost effective and excellent quality machining of CFRP remains a challenge. In this paper, the rotary ultrasonic elliptical machining (RUEM) using core drill is proposed for drilling of holes on CFRP panels. This method combines advantages of core-drill and elliptical tool vibration towards achieving better quality, delamination free holes. The cutting force model and chip-removal phenomenon in ultrasonic elliptical vibration cutting are introduced and analyzed. The feasibility to machine CFRP for RUEM is verified experimentally. The results demonstrate that compared to conventional drilling (CD), the chip-removal rate has been improved, tool wear is reduced, precision and surface quality around holes is enhanced, delamination at hole exits has been prevented and significant reduction in cutting force has been achieved.