三区段变参数振动钻削微孔的研究

分析了振动钻削微孔时钻入、钻削和钻出三个区段上不同的振动钻削机理,通过二次回归试验求出了各区段的最佳振动参数。提出了随钻孔区段的改变而改变振动参数,使各区段都工作在最佳振动钻削状态的三区段变参数振动钻削新方法。研究结果表明,这一新方法克服了定参数振动钻削微孔时各项钻削质量顾此失彼的矛盾,是全面提高微孔加工质量的有效方法。     

微孔的超声振动钻削技术

随着机电产品的不断精密化和小型化,各种微孔的应用日趋广泛,其加工质量要求越来越高,加工难度不断上升。介绍了一种超声振动钻削方法,并通过对孔径0.2mm～0.5mm的微孔进行的普通钻削与振动钻削的对比试验,分析研究了振动钻削的效果和切削机理,较好地解决了微孔加工过程中的一系列难题。     

低频变参数振动钻削微孔控制技术的研究

振动钻削在钻削过程的不同区段 ,其特征和钻削机理不同 ,对振动参数的要求也不一样。针对这一问题 ,提出变参数振动钻削这一方案 ,并研制了一套低频变参数振动钻削微孔控制系统 ,明显改善振动钻削的效果     

振动钻削微孔提高刀具寿命的“有效区”特征

通过对微孔钻削过程中钻头寿命影响因素的分析,提出振动钻削微孔时,刀具寿命的提高具有“有效区”特征。对不锈钢的微孔钻削试验结果表明,振动钻削提高刀具寿命的优势具有一定局限范围,即存在“有效区”现象。     

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。     

超声波正弦振动微孔加工系统及孔壁特性

介绍了超声波正弦振动微孔加工系统,分析了刀具进给正弦运动轨迹,以保证刀具和工件之间的相对接触位置,搭建了超声波正弦振动微孔加工试验,优化测试钻削力,并确定了最优工作参数:微钻头转速25000r/min、微钻头进给速度10mm/min和单次钻削深度20μm。对比超声波正弦振动加工和高速钻削加工的微孔形貌、孔扩量以及剖面的孔壁形貌,证明超声波正弦振动微孔加工的精度明显优于高速钻削加工。     

变进给量振动钻削断屑的研究

应用压电陶瓷振动钻削装置,采用变进给量振动钻削的方法加工微孔。通过理论分析得出:变进给量振动钻削有利于断屑,使切屑体积小,排屑顺畅。实验中选取黄铜作为加工材料,通过改变进给量进行孔径0.5mm的分组钻削实验。将实验所得的切屑与普通钻削所得的切屑比较可知,变进给量振动钻削所得切屑长度远远小于普通钻削的切屑长度,说明变进给量振动钻削优于普通钻削。     

变进给量振动钻削微孔的研究

提出了变进给量振动钻削新方法,并分析了其降低微孔钻削入钻位置误差的机理,采用直径为０．２８ｍｍ的高速钢麻花钻对１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ低碳合金结构钢做了对比钻削实验,结果显著降低了微孔的入钻位置误差,验证了这种新方法优良的工艺效果。     

变时给量振动钻削微孔的研究

提出了变时给量振动钻削新方法,并分析了其降低微孔钻削入钻位置误差的机理,采用直径为Φ０．２８ｍｍ的高速钢麻花钻对１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ低碳合金结构钢做了对比钻削实验,结果显著降低了微孔的入钻位置误差,验证了这种新方法优良的工艺效果。     

压电式振动钻削工作台及其性能测试

在压电致动器的特点、性能简要分析的基础上,提出把压电致动器用做振动钻削振源的可行性,并进一步阐述了压电式振动钻削工作台的激振方式、结构形式,以及驱动与控制。对压电振动台的空载输出特性和钻削加工中的振动特性进行了测试和分析。测试结果表明,基于压电致动器的振动钻削工作台具有输出线性度好、波形基本不失真、振动参数畸变小、抗干扰能力强等特点,完全能够满足小孔和微孔振动钻削的需要。     

C/E复合材料螺旋铣削制孔方法抑制缺陷产生的机理

传统钻削加工碳纤维/环氧树脂(Carbon/epoxy,C/E)复合材料时容易产生加工缺陷,而螺旋铣削作为一种新的制孔方法在航空材料的加工中逐渐受到关注。为分析螺旋铣削制孔方法抑制缺陷产生的机理,以传统钻削加工为参照,分别利用螺旋铣削及传统钻削两种方法对C/E复合材料进行制孔试验,并对螺旋铣削与传统钻削刀具的运动轨迹进行分析。在具有相同的加工效率及刀具切削速度的基础上,对两种加工方法的加工参数进行优化。进行制孔对比试验,并对制孔过程中的切削温度、切削力及加工质量进行检测与分析。结果表明,切削温度是影响C/E复合材料制孔质量的重要因素,且由于螺旋铣削制孔时的切削温度显著低于传统钻削制孔温度,因此螺旋铣削制孔质量明显优于传统钻削制孔质量。螺旋铣削制孔时的切削温度较传统钻削时降低69℃以上,降幅大于36%,因此有效避免了制孔出口处的撕裂及分层现象。     

TC4钛合金低频振动钻削切屑形态和钻削力研究

为研究TC4钛合金低频振动钻削过程中切屑形态与钻削参数和振动参数对钻削力（轴向力和扭矩）的影响规律,基于一种自主研制的低频振动刀柄,分别采用单因素法和正交试验法对钛合金进行了低频振动钻削试验,分析了不同钻削条件下的切屑形态和钻削力,建立了轴向力和扭矩的经验公式,并对钻削力的影响因素进行直观分析与方差分析。结果表明：试验系统在低频振动钻削TC4钛合金时,振幅与进给量之比接近临界断屑值0.81时断屑可靠,排屑顺畅;低频振动瞬时钻削力呈现出规律的正弦波形,钻削力动态分量远大于普通钻削,轴向力和扭矩均值可比普通钻削分别降低10%~15%和15%~20%;进给量对钻削力影响最为显著,振幅次之,钻削速度影响最小;建立的振动钻削经验模型误差保持在10%以内,可以较为准确地对该试验系统所选参数范围内的钻削力进行预测。     

欠平衡钻井井涌井漏监测系统

欠平衡钻井是一种新型的钻井技术,因其在钻井过程中能够减少对油气层的伤害,有效保护油气层,提高油气井的产量,现广泛应用于各种石油天然气开采活动。但是在欠平衡钻井过程中如果对回压控制不当,则可能发生井涌或井漏事故,轻者会影响钻井效率和效益,重者会导致严重的恶性钻井事故。欠平衡钻井井涌井漏监测系统以力控组态软件为开发平台,并集成各类优选的传感器及仪器仪表为一体,能够对欠平衡钻井过程中是否出现了井涌及井漏情况进行快速判断,并且能够对钻井过程中出现的异常情况进行实时报警,防止各类严重的事故发生。进一步,以欠平衡钻井井涌井漏监测系统为基础,可以构建一套欠平衡钻井的安全评价管理体系。     

一种立式机械驱动钻井泵的设计分析

卧式机械驱动钻井泵是普遍使用的钻井泵,但卧式机械驱动钻井泵易损件较多,影响钻井作业效率。为从根本上提高机械驱动钻井泵易损件寿命,介绍了一种立式机械驱动钻井泵的结构和工作原理。通过对该泵的运动学与动力学分析证实：该泵保留了卧式机械驱动钻井泵的吸排出特性,可显著提高易损件的寿命。且该泵占地面积小,更适合海上钻井作业对设备的要求。对该泵的运动学与动力学分析结果为深入进行立式机械驱动钻井泵研究奠定了一定的理论基础。     

钻井泵阀的设计研究

在分析泵阀失效的基础上,提出了一套合理的泵阀设计方法,并以此为基础设计制造了新型泵阀。该阀具有密封好,冲击小及耐磨损等特点。     

钛合金的深孔钻削技术研究

钛合金的切削加工性能差,其深孔钻削的技术难度更大。枪钻是深孔钻削的高效刀具,能有效解决钛合金的深孔加工问题。本文基于对钛合金材料切削性能和深孔钻削工艺的分析,通过深孔钻削试验,改进了钛合金叶片深孔钻削工艺,提高了枪钻寿命。     

基于ANSYS/LS-DYNA钻削过程的数值仿真

制孔工序是飞机结构装配中一个非常重要的环节。根据飞机薄壁结构零件钻孔工序,建立麻花钻钻削加工过程有限元仿真模型,采用通用显式动力分析程序LS-DYNA对钻削加工过程进行三维数值仿真研究。仿真动态模拟了钻削加工时钻屑和毛刺的生成过程,获得了螺旋钻屑;提取并分析了钻削轴向钻削力特征;采用直接热力耦合有限元方法分析了加工过程中刀具和工件间摩擦热的产生及钻削温度的瞬态分布。仿真结果表明,钻削毛刺在钻入和钻出都有可能产生,且钻出毛刺大于钻入毛刺。仿真得到的轴向钻削力与理论相符。     

Development of a drilling and coring test-bed for lunar subsurface exploration and preliminary experiments

Drill sampling has been widely employed as an effective way to acquire deep samples in extraterrestrial exploration. A novel sampling method, namely, flexible-tube coring, was adopted for the Chang＇e mission to acquire drilling cores without damaging stratification information. Since the extraterrestrial environment is uncertain and different from the terrestrial environment, automated drill sampling missions are at risk of failure. The principles of drilling and coring for the lunar subsurface should be fully tested and verified on earth before launch. This paper proposes a test-bed for conducting the aforementioned experiments on earth. The test-bed comprises a rotary-percussive drilling mechanism, penetrating mechanism, drilling medium container, and signal acquisition and control system. For granular soil, coring experiments indicate that the sampling method has a high coring rate greater than 80%. For hard rock, drilling experiments indicate that the percussive frequency greatly affects the drilling efficiency. A multi-layered simulant composed of granular soil and hard rock is built to test the adaptability of drilling and coring. To tackle complex drilling media, an intelligent drilling strategy based on online recognition is proposed to improve the adaptability of the sampling drill. The primary features of this research are the proposal of a scheme for drilling and coring a test-bed for validation on earth and the execution of drilling experiments in complex media.     

应用于加工中心的钻削用量确定方法

提出一种适用于加工中心的钻削用量确定方法,分析了钻削用量与刀具耐用度的关系,介绍了钻削用量（包括钻削深度、进给率和钻削速度）的选取方法,并给出了计算实例。