深孔超声轴向振动钻削装置的设计与研究

根据振动切削机理对超声振动钻削和普通钻削进行了分析比较,设计出一种在摇臂钻床上加工小直径深孔的超声轴向振动钻削装置。并分析了超声振动钻削装置设计中的一些关键技术问题,为在摇臂钻床上加工小直径深孔提供了一种新的工艺途径。     

超声轴向振动钻削加工系统设计

超声振动钻削加工可有效改进深小孔的加工质量.基于高频振动钻削机理,设计制造了一套超声轴向振动加工系统,可实现微小孔的振动钻削.     

超声轴向振动钻削断屑机理分析与试验研究

基于振动钻削原理对振动断屑机理进行了研究,建立了振动钻削数学模型,并分析了轴向动态切削厚度变化规律及保证断屑时所需的振幅条件。在设计的超声轴向振动钻削试验装置上进行了深小孔超声振动钻削与普通钻削的对比试验。试验结果表明与普通钻削相比,振动钻削加工得到的孔具有较小的扩孔量和较好的断屑、排屑效果。     

微细深孔超声轴向振动钻削装置的设计

超声振动钻削属于脉冲式的断续切削。在深孔加工方面具有普通孔加工技术无法比拟的工艺效果。文章介绍了作者基于高频振动切削原理设计的一台超声轴向振动钻削装置的结构。并将该装置用于立式加工中心上对铝、铜等材料进行了切削加工实验。实验结果表明，超声振动加工可提高微细深孔的加工精度和表面质量。这种方法特别适合于软质材料的微细深孔的精密和超精密加工。     

深孔加工轴向振动装置设计

深孔加工在孔加工中占有较大的比重,深孔加工技术的难点之一是连续自动排屑。本文基于振动钻削机理,结合现有轴向振动钻削装置,在此基础上进行改进,设计了一套轴向振动装置。装置中使用压电陶瓷致动器有效地避免了机械传动所产生振动的不稳定性。基于Deform-3D软件对轴向振动钻削进行切屑模拟实验,并通过实验验证了轴向振动钻削较普通钻削而言在断屑方面及孔表面质量方面所具有的优势。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的超声振动钻削试验研究

在分析振动切削基本原理的基础上,采用了超声振动钻削的方法对金属基复合材料进行孔加工。借助自行研制的超声钻削设备,通过使用不同材质的硬质合金麻花钻,对两种不同含量的SiC颗粒增强铝基复合材料进行了普通钻削与超声振动钻削的对比试验。从复合材料的破碎形式、超声振动钻削力、钻头磨损以及孔的加工质量等4个方面对超声振动钻削复合材料的特性进行了研究。结果表明,轴向超声振动钻削能够提高入钻的定位精度及孔的表面质量,有效地改善钻头横刃的磨损,同时,钻削扭矩较普通钻削降低约30%。     

变进给量振动钻削提高微小孔加工质量的分析

应用压电陶瓷振动台振动钻削装置,采用变进给量振动钻削法加工微小孔,并用工具显微镜对入钻定位误差和出口毛刺进行测量。采用最小二乘法对所得试验数据进行处理,从而得到进给量与出口毛刺之间的关系,通过对两种条件下(变进给量振动钻削和普通钻削)所得试验数据的比较可知,变进给量振动钻削能使加工质量得到很大提高。     

轴向超声振动钻削的钻削力和切屑形态研究

建立了钻削加工仿真模型,并采用麻花钻对钛合金进行振动钻削试验。利用ABAQUS软件进行轴向超声振动钻削仿真,试验验证和对比分析了轴向超声振动钻削在不同加工参数下的切屑形态和钻削力。仿真与试验结果表明:随着进给量和振幅增加,钻削力增大,但进给量对钻削力的影响大于振幅;无论是进给量还是振幅的改变,对切屑形态均有影响。     

轴向振动钻削工艺效果试验

利用自制的压电式振动台,驱动工件正弦振动,进行了硬铝和不锈钢的轴向振动钻削试验,对轴向振动钻削的断屑效果、尺寸精度以及孔出口毛刺进行了试验研究和理论分析。与普通钻削相比,由于轴向振动钻削具有良好的断屑排屑条件、较高的入钻定位精度和切削液作用效果,因此它能够有效地改善断屑效果、提高尺寸精度、减小孔出口毛刺。     

高温合金振动钻削断屑实验研究及机理分析

对振动钻削理论进行了分析,建立了振动钻削时断屑的数学模型,利用自制的振动钻削实验装置,采用不同的振动钻削参数进行高温合金振动钻削试验,对轴向振动钻削的断屑效果以及轴向钻削力和扭矩进行了研究,分析了各加工参数对加工过程的影响,发现振动钻削力随钻削参数的变化比较平稳,在大进给量或高转速状态下,振动钻削的钻削力比普通钻削力小得多。通过比较振动钻削与普通钻削所得切屑可知:振动钻削有利于断屑,切屑体积小,排屑顺畅。     

超声振动辅助钻削BK7的试验研究

针对BK7光学玻璃在传统制孔过程中出现的入孔边缘质量差和轴向力大的问题,提出了采用50kHz超声波辅助加工装置,开展超声振动辅助钻削BK7的对比实验和加工参数单因素实验。从普通加工和超声振动辅助加工基本运动学角度深入分析了加入超声振动后轴向力减小的原因,以及不同振幅、转速对轴向力减小幅度的影响。研究结果表明：与传统钻削相比,金刚石套料钻超声振动辅助钻削不仅可以获得更小的轴向力,还可以有效提高入孔边缘质量,当振幅增大、转速降低时,增大了轴向力的减小幅度。     

实用化振动切削技术——超声振动钻削小深孔工艺及装备

在机械加工中，对孔的加工质量和加工效率要求不断地提高，若再加上在不断出现的难加工材料上进行孔的钻削加工，这就使采用传统的钻削工艺加工小深孔越加显出其局限性。本文研制一种超声轴向振动系统，并对合金铜进行试验。试验结果表明，超声振动钻削能很好解决小深孔加工的难题，有着广阔的应用前景。     

振动钻削微小孔提高加工精度的研究

本文对轴向超声波振动和轴向电磁振动钻削微小孔时的加工精度进行了研究。结果表明,轴向振动钻削可明显提高微小孔加工的入钻定位精度、孔径尺寸精度和孔的圆度。     

高温合金超声振动钻削系统设计及试验研究

高温合金在普通钻削中加工困难,不容易获得好的表面质量,超声振动钻削方法可以改善孔的加工质量。首先,对超声振动钻削孔加工的工作原理进行介绍,之后设计装置并对其中的变幅杆进行三维建模,应用ABAQUS软件平台,对超声振动钻削的变幅杆进行模态分析,生成了各阶频率下的模态阵型,得出最优频率。最后,在最优频率下,对高温合金材料进行超声振动钻削实际加工。研究结果表明,和普通钻削相比,超声振动钻削可以使高温合金孔表面粗糙度降低,表面质量较好。     

基于Deform-3D轴向振动钻削P20有限元仿真

针对机械特种加工振动钻削过程的工艺选择对加工效率及表面质量的影响等问题,基于有限元分析软件Deform-3D模拟振动钻削P20模具钢的加工过程.通过单因素试验法分析主轴转速、进给速度和振幅对于轴向力和转矩的影响,并与普通钻削加工进行对比;通过正交试验法验证了钻削参数对轴向力和转矩的影响规律.研究表明:振动钻削相比普通钻削可以降低轴向力和转矩,具有更好的钻削工艺特性.     

振动钻削钻头刚性化理论分析与试验研究

基于振动钻削的原理,对振动钻削的运动学特性进行分析推导出振动钻削中最小的切削厚度,根据最小的切削厚度将振动钻削分为分离型和不分离型振动钻削。构造深小孔钻头振动系统的动力学模型,对钻头的静止化和刚性化进行理论分析和试验研究。实验结果表明:与普通钻削相比,振动钻削能使钻头的等效刚度得到提高,从而保证孔的加工质量和加工过程中的稳定性。     

基于DEFORM-3D轴向振动钻削304不锈钢有限元仿真

难加工材料微小孔钻削过程中存在钻削力大、断屑难及钻削温度高等加工问题,而轴向振动钻削方法可以解决此类问题。基于轴向振动钻削机理,对轴向振动钻削的运动特性和变厚切削特性进行了分析。通过DEFORM-3D软件建立了轴向振动钻削有限元模型,对304不锈钢进行了振动频率为550 Hz,振幅为16μm,转速为3 000 r/min,进给量为50μm/r的轴向振动钻削和普通钻削仿真试验,对比分析了两种加工过程中的切屑形态、轴向力和扭矩等。结果表明：与普通钻削相比,轴向振动钻削具有更好的断屑效果,可以降低平均轴向力约48.1%,降低平均扭矩约38.2%。     

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DEFORM-3D的钛合金超声振动钻削加工特性分析

钛合金微小孔钻削时存在轴向力大、钻头易折断、切削热难以排出和表面质量差等加工难题,超声振动钻削将连续的切削过程变为脉冲式切削过程,能够有效减小轴向力、提高刀具使用寿命和提高孔壁加工质量。本文使用DEFORM-3D有限元仿真软件对Ti-6Al-4V振动钻削过程进行仿真,分析超声振动钻削与普通钻削的区别。在钻头直径D=1mm、转速n=1200r/min、进给量f_z=0.03mm/r、振幅A=0.016mm参数下进行仿真,结果表明:振动钻削轴向力波形、扭矩波形、切屑形态等与普通钻削完全不同,轴向力及扭矩明显减小,具有独特的加工优势。     

超声轴向振动钻削机构的设计与研究

基于振动切削机理研制出一种轴向振动钻削机构,并将该机构应用于立式加工中心上对难加工材料进行切削加工实验.结果表明,超声振动钻削具有传统孔加工技术无可比拟的工艺效果.可提高小直径深孔的加工质量和效率,实现了在难加工材料上进行深孔的钻削加工.