轴向低频振动辅助皮质骨钻削的钻削力和温升

为了研究轴向低频振动钻削方式在皮质骨钻削中对钻削力和温升的影响,基于一种自主研发的低频振动钻削设备,对常规和轴向低频振动辅助皮质骨钻削的钻削力和温升进行了实验,建立了钻削力和产热速率模型.实验结果表明:轴向低频振动钻削方式的进给力和转矩明显减小,温升降低了3～5℃;通过统计方法确定主轴转速是影响钻削力和温升的最显著因素...     

基于各向异性皮质骨的钻削温度研究

为了研究钻削用量与钻削温度之间的关系,利用ABAQUS软件建立医用麻花钻和皮质骨的钻削仿真模型。基于皮质骨各向异性的本质属性,分析比较各向同性与各向异性模型,证明各向异性模型更符合真实情况;利用各向异性模型研究钻削温度与转速、进给速度和背吃刀量之间的关系。     

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。     

基于虚拟仪器的皮质骨钻削温度测量系统设计

对皮质骨在钻削过程中产生的钻削热进行测量和研究,提出一种基于Lab VIEW平台与亚为数据采集卡相结合的钻削温度动态测量系统。该系统采用人工热电偶作为温度传感器,芯片AD595作为信号放大元件,对钻削过程中的温度进行采集和处理,并通过计算机对所采集的数据进行实时显示、存储和查询,以及实现对热电偶的标定等功能,开发出一个相对完整的虚拟仪器温度测量系统。     

基于各向异性皮质骨模型的斜向骨钻削机理研究

利用ABAQUS软件建立各向异性皮质骨仿真模型,采用骨钻削的实验参数进行仿真,对照验证了材料属性设置为各向异性时的有限元模型能够较好地模拟骨钻削过程。利用该各向异性模型探究了钻削角度、进给速度和钻速对钻削温度、轴向力和扭矩的影响规律,通过响应面法构建了温度、轴向力与扭矩关于钻削参数的预报模型。该研究成果更符合骨裂固定手术的实际情境,为智能化骨骼钻削控制系统的开发奠定了基础。     

药柱钻削过程中的温度仿真分析

药柱装药钻削成形过程中,以其特殊的粘弹性材料加工的复杂性和环境温度的敏感感知等因素,使在实际加工过程中加工参数的选择变得比较困难。加工参数的选择直接影响钻削温度,温度的高低侧面影响加工效率和安全性,因此研究钻削参数对钻削过程中的温度影响规律对指导生产是十分必要的。以少见的钻削粘弹性材料为例,通过仿真计算和实验验证,研究了主轴转速、进给速度和环境温度对钻削温度的影响规律。结论表明：粘弹性材料钻削与金属钻削具有一定的相似之处,但是切削热和摩擦热的影响关系与材料的韧性有关。研究发现药柱的粘弹性材料在40℃左右时,温度上升明显变缓,这是由于不同材料的温升特性不同。并且根据已知数据得出在环境温度为20℃,转速160r/min,进给速度为1.7mm/s时,最高温度变化相对稳定,且处于较安全温度控制范围。     

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。     

CFRP/钛合金叠层钻削中的温度场计算研究

针对碳纤维复合材料(CFRP)与钛合金构成的叠层钻削中温度尚未准确预测的问题,以传热学基本原理为指导,建立了叠层钻削温度场模型,对钻削温度进行了理论计算;利用有限元方法,通过确定定解条件、区域离散化等步骤编写了计算机程序,使模型可解;进行了叠层钻削实验,通过预埋的极细热电偶获得了钻削过程中界面处特定点的温度,通过测力仪获得了切削力及扭矩等数据;再将测量数据以及加工参数代入模型中,利用其中一点的温度获得了热量传递到工件的效率,将其代回模型中进行了温度场求解,并将其他点处的测量温度与求解结果进行了对比。研究结果表明:计算得到的温度与测量温度值偏差较小,变化趋势相似,精确度较高,可以用来进行叠层钻削过程的温度场预测。     

浅孔钻钻削过程中的有限元动态仿真

基于Deform 3D有限元软件平台,采用数值仿真技术,建立了浅孔钻钻削加工45钢的有限元模型。动态模拟了浅孔钻钻削过程,获得了浅孔钻钻削加工过程中变形工件的等效应力和温度,分析预测了加工过程中硬质合金刀具所受的主切削力、径向力以及两刀片所受的扭矩及评估刀片的磨损情况。     

麻花钻钻削钼圆材料过程有限元分析

通过对标准麻花钻数学模型的研究,用Deform 3D建立了麻花钻钻削钼材料的有限元模型,并对钻削过程的应力应变、钻削温度和钻削轴向力的情况做了仿真研究。结果表明切削温度和轴向力都随麻花钻的转速及进给量的增加而增大,而选择合适的转速和进给量能使得材料的应变变小,切削形状良好。为钼材料的钻孔加工,工艺参数的选择提供了相关的理论依据。     

无钻钻削

孔的加工,根据孔径可分四种:一、大于25mm为镗孔范围;二、25至3mm为一般钻削;三、3至1mm称小径孔;四、小于1mm称微孔。但是,随着工业的发展和工艺的复杂化,上述传统钻孔已不能满足生产需要,从而出现了一系列非传统的钻削工艺,能精确而经济地加工各种孔径和形状的     

基于DEFORM-3D的钛合金钻削温度场研究

为研究麻花钻的钻削参数对钛合金钻削温度的影响规律,采用DEFORM-3D软件对钛合金的钻削加工进行有限元仿真分析,建立钻削温度场模型,应用正交试验设计分析钻头直径、钻削速度和进给量三个钻削参数对钻削温度场的分布及温度的影响。通过极差分析,以图表直观反映各因素对钻削温度的影响程度,并获得最优钻削参数组合。仿真结果表明:钻削速度对于钻削温度的影响最为明显,进给量次之,钻头直径影响最小。     

钻削加工要点分析

1　钻削的特点钻头通常有两个主切削刃 ,加工时 ,钻头在回转的同时进行切削。钻头的前角由中心轴线至外缘越来越大 ,越靠近外缘处切削速度也越大。钻头的横刃位于回转中心轴线附近 ,横刃的副前角较大 ,无容屑空间 ,切削速度低 ,因而会产生较大的轴向抗力。如果将横刃刃口修磨成Ｒ形 ,中心轴线附近的切削刃为正前角 ,则可减小切削抗力 ,显著提高切削性能。　　2　断屑与排屑钻头的切削是在空间狭窄的孔中进行 ,切屑必须经钻头刃沟排出 ,因此切屑形状对钻头的切削性能影响很大。常见的切屑形状有片状屑、管状屑、针状屑、锥形螺旋屑、带状屑、…     

钻削加工定位精度分析

钻削加工中孔中心线的偏斜一直是难以避免的技术难题，本文从简化的钻削数学模型出发，推出简化公式，阐明孔加工位置误差产生原因，并提出了减小钻削误差的措施。     

深孔加工力学分析及钻削过程模拟

深孔加工是在封闭状态下进行的,不能直接观察到刀具的切削情况。采用了金属塑性成形仿真软件Deform-3D,用有限元方法动态模拟了深孔钻削过程,预测了加工过程中的温度及应力变化情况,比较了不同钻削参数下温度与等效应力的变化情况,获得了不同切削速度下切削温度及等效应力的变化曲线。分析结果表明:切削温度随切入深度的增加而增大,逐渐趋于平稳,最高温度出现在刀具和切屑接触的位置;切削温度与切削速度成正比,而等效应力随切削参数变化,变化并不大。     

麻花钻的数学建模及钻削过程有限元分析

为预测麻花钻的几何参数及钻削用量对钻削力和钻削温度的影响,通过对标准麻花钻的几何造型及锥面磨法的研究,用UG做了3D实体模型,基于Deform3D建立了有限元模型,并对钻削过程的钻削力和钻削温度的分布做了仿真研究。结果表明,扭矩、轴向力和切削温度均随麻花钻的直径增加而增大,随进给量的减小而降低。     

高速钻削碳纤维复合材料钻削转矩的非线性回归分析

对高速钻削碳纤维复合材料中的转矩问题,就文献[1]对Φ=5·5mm的硬质合金四面钻的实验结果进行深入分析研究。得到转速n和进给速度vf在3000r/min≤n≤24000r/min及24mm/min≤vf≤120·8mm/min范围内成立的二元非线性回归公式的两种形式M=M(vf,n)和M=M(f,n)及适用范围。还给出固定其中任何一个自变元,约化出的一系列一元函数公式的曲线。发现如下二点唯象规律:①对于固定的转速n,转矩随着进给速度vf的增加而增大;②对于固定的进给速度vf,转矩随着转速n的增加而减小。上述观察和得到的唯象规律为高速切削机理的进一步研究提供了基础。     

微孔钻削加工的钻削力监控

对以钻削力为监测对象的微孔钻削实时监测系统进行了研究。建立了一个BP神经网络模型,利用该模型对钻削过程进行监测。有效地避免了微钻头的折断,提高了微钻头的利用率。     

钛合金钻削

钻削时钻头的容屑空间为半封闭型,希望切屑成碎块排屑。螺旋卷切屑特别是在钻深孔时,容易堆积阻塞在钻槽中影响切屑排出,并且会妨碍切削液流至钻头的切削部分,结果使产生的热量过多,钻头提早磨损变钝。钛及钛合金钻削时生成长而薄的卷曲切屑,再加上钻削产生热量多和材料的导热性差,容易造成切     

钻削不锈钢

不锈钢材料加工硬化严重，热传导率低，切削极易延伸粘附，是钻削加工的难点，通过对不锈钢钻削工艺系统各影响因素的探索研究，找到了保护加工效率，提高加工质量，延长刀具使用寿命，获取最佳经济效益的一套基本加工参数。