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。     

超声振动微孔钻削轴向力研究

超声振动微孔钻削技术可在硬脆材料上加工出大长径比的微孔,因而越来越受到工业重视。根据动态切削厚度建立轴向力计算模型,使用MATLAB软件模拟得到微细钻头切削轨迹和动态切削厚度,结合已建立的三维钻削模型计算钻削过程中刀具受到的轴向力和转矩,并使用有限元软件Advant Edge来进行切削模拟,得出微细钻头受轴向力情况。可以得出,计算结果和模拟结果中轴向力变化趋势相同。     

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。     

304不锈钢的超声振动辅助微孔钻削试验研究

通过304不锈钢的100μm微孔超声辅助钻削试验,研究了超声振动辅助钻削的理论未变形钻削厚度,钻削轴向力与加工参数的关系,孔壁的表面质量,微孔入口处的毛刺以及加工后钻头刃部的状态,结果表明:超声振动辅助钻削在入钻后为连续切削;超声振动辅助可以明显改善微孔表面质量和入口处毛刺的尺寸,减小钻头刃部积屑馏的形成;钻削轴向力随进给速度和单次钻削深度的增加而增大,随主轴转速的升高而减小。     

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。     

非共轴螺旋后刀面微钻的五轴联动刃磨方法及其钻削性能研究

微细钻头的几何结构是影响刀具钻削性能和微孔加工质量的关键因素。非共轴螺旋面钻尖由连续的螺旋后刀面组成,相比平面钻尖能有效的提高刀具的刃磨效率及其钻削性能。针对非共轴螺旋面钻尖,推导后刀面形成过程中螺旋运动发生线的位置方程,建立了基于砂轮和钻头接触线的后刀面数学模型。根据六轴数控工具磨床的运动原理,提出非共轴螺旋后刀面五轴联动刃磨方法。分析砂轮与螺旋槽之间的相对运动关系,提出微细钻头螺旋槽的数控加工方法。进行非共轴螺旋后刀面微钻的刃磨试验,验证了该刃磨方法的可行性。进而采用制备出的具有相同几何结构参数的平面、锥面和非共轴螺旋面微细钻头进行不锈钢钻削试验,结果表明非共轴螺旋面和锥面微钻的钻削力、后刀面磨损明显小于平面微钻,并且非共轴螺旋后刀面微钻的横刃磨损程度小于平面和锥面微钻。研究证实了所提出的五轴联动刃磨方法可以有效地制备出较高钻削性能的非共轴螺旋后刀面微细钻头。     

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。     

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。     

钻头几何参数对低频振动钻削CFRP/钛合金叠层材料钻削轴向力及温度的影响

通过开展低频振动钻削叠层材料单因素试验,研究了刀具的顶角、螺旋角和后角对钻削轴向力及温度的影响。结果表明:钻头顶角越大,轴向力越大,螺旋角的变化对钻削CFRP层轴向力影响较小;在钻削钛合金层时,轴向力随着螺旋角的增大呈先下降后上升的趋势,钻头后角越小,轴向力越大;钻头几何参数对钻削温度的影响可以忽略,得出较为适合CFRP/钛合金叠层材料振动制孔的钻头几何参数为顶角120°、螺旋角25°、后角20°。     

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。     

基于粗糙模糊神经网络的微孔钻削在线监测方法

提出了基于粗糙集理论的模糊神经网络对微孔钻削进行在线实时监测的方法,能有效利用粗糙集理论对控制规则进行约简,再利用钻削力、钻削扭矩和主轴电机电流信号作为神经网络的输入,构建相应的模糊神经网络模型,对系统进行训练,进而对提取的精简规则参数进行优化,从而解决了常规粗糙集控制规则缺乏学习能力,自适应性差的问题.采用该方法可获取微细钻头磨损状态的信息,对微孔钻削过程进行在线实时监测,可有效避免微钻头折断,并降低制造成本,提高生产效率.     

不同钻尖角下不锈钢钻削性能研究

为了研究不同钻尖角下钻头的钻削性能,提高钻削质量,减少毛刺的发生,对不锈钢0Cr18Ni11Ti进行钻削实验。首先对不锈钢0Cr18Ni11Ti在不同钻尖角(120°,140°,160°)下的出口部位毛刺和切屑的形貌进行了对比,并且进一步探讨了3种钻尖角下钻头的轴向力和钻削转矩。研究结果表明:钻尖角的增大,能够有效地抑制孔加工出口部位的毛刺,切屑变得更加光滑,孔加工质量得到很大改善;钻尖角增大,钻削轴向力增大,钻削转矩减小,加工残余量变少;在切削速度为120m/min、进给量为0.15mm/r、钻尖角为160°时,钻削质量达到最佳状态。     

飞机起落架用难加工材料钻削性能试验研究

通过对300M、A-100两种超高强度钢以及TC18钛合金进行钻削试验,并在试验过程中测量了不同参数下的钻削力,对钻削力进行了分析研究。对相同铣削参数、不同材料下的钻削力进行了分析,又对相同的材料、不同的钻削参数进行了分析。试验结果表明,在试验参数范围内,不改变其余参数的情况下,减小轴向力可通过增大主轴转速、减小进给量或增大步进量来达到目的。钻削三种材料,钻削300M钢时的轴向力最小,钻削A-100钢时的轴向力最大。钻削A-100钢时的轴向力比钻削TC18钛合金时的轴向力约大80%,钻削300M钢时的轴向力比钻削TC18钛合金时的轴向力约小10%。     

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。     

316L不锈钢增材成型件小孔钻削试验研究

为研究316L不锈钢增材成型件的制备并改善其小孔钻削工艺性,以316L不锈钢粉末为增材成型材料,采用激光熔覆技术在45钢表面制备得到了316L不锈钢增材成型件;利用光学显微镜观察分析了试件熔覆层截面显微组织,使用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度;搭建了钻削试验平台,采用单因素试验与正交试验相结合的试验方案,对传统工艺获得的316L不锈钢板材与316L不锈钢增材成型件进行了钻削对比试验;探究了钻削工艺参数对增材成型件钻削性能的影响规律以及最优的钻削工艺参数组合。结果发现,通过激光熔覆增材制造技术制备得到的316L增材成型件表面平整光滑,熔覆层与基体之间呈良好的冶金结合,熔覆层的硬度为570HV～610HV,是传统工艺获得的316L不锈钢板材硬度(约为200HV～300HV)的2倍左右; 316L不锈钢增材成型件的钻削轴向力远小于传统工艺获得的316L不锈钢板材的钻削轴向力。激光熔覆增材制造技术能显著提高材料硬度并改善其切削加工性能。     

轴向低频振动对皮质骨钻削进给力的影响试验与分析

为了研究轴向低频振动辅助钻削方式在皮质骨钻削过程中对进给力的影响,对全钻头和横刃部分进给力进行了对比试验,并对切削刃切削单元的运动学和瞬时加工过程进行了分析。对比试验结果表明：在相同的钻削参数下,与常规方式相比,轴向低频振动钻削方式的全钻头进给力最大可减小约60%,横刃部分进给力可减小60%～80%。依据运动学分析和典型骨屑形态对比可以得出：在特定的钻削参数和振动参数配合下,轴向低频振动钻削方式可以实现钻头-工件周期性分离运动,显著影响瞬态加工过程,是进给力显著减小的主要原因之一。     

钎焊金刚石薄壁钻加工工程陶瓷的试验研究

通过用钎焊金刚石薄壁钻加工Al2O3工程陶瓷的钻削试验,测量和分析了在不同加工参数下钻削轴向力和扭矩的变化,并与电镀钻头的加工性能进行了对比。结果表明,用钎焊金刚石薄壁钻加工工程陶瓷材料的设想可行,与电镀钻头相比,钎焊钻头钻削过程更稳定,加工质量更好,尤其在高转速、大进给加工条件下具有明显优势。     

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。     

基于ABAQUS/Explicit的SiC_p/Al复合材料三维微孔钻削有限元仿真

应用ABAQUS中Explicit显式求解器,基于微观尺度下的Johnson-Cook本构方程,对高体积分数SiC_p/Al复合材料微孔钻削过程进行了三维有限元仿真。研究了钻孔过程中钻削轴向力和扭矩的变化特性以及不同主轴转速和进给速度下钻削轴向力和扭矩的变化规律。此外,对不同主轴转速下钻屑形态的变化特性进行了分析。研究结果为颗粒增强金属基复合材料的微孔钻削工艺参数制定提供了参考。     

基于神经网络的微孔钻削力的实时监控

建立了基于神经网络的微孔钻削力实时监控系统,以轴向力和扭矩信号为监测对象,应用BP神经网络进行多路传感器信息融合,判断微钻头工作状态,为微孔钻削加工力的智能化在线监控提供一种有效的技术方法.