钻削液压支架尾梁柱窝销轴孔的装夹工装的设制与应用

图1所示的尾梁柱窝的Φ62孔是安装液压支架尾梁液压缸时的穿Φ60销轴的孔,加工该孔时,公司走了许多弯路。将其各平面加工完成并划孔线后,曾经在Z3080钻床上用用普通钻头钻削第一个孔后再用加长钻头分两次钻削第二个看孔,由于加长钻头刚性较差,钻削效率很低,并且第二个孔的始钻是斜面,使钻头在钻第二个孔时容易发生偏摆而造成钻头损坏;也曾经在钻床上采取按线校正后从两侧钻削Φ62孔的方式,由于划线偏差、校正误差和机床主轴的钻摆等综合因素,使得部分尾梁柱窝孔钻削后的同轴度偏差太多,有的在安装尾梁液压缸时难以将销轴通体安装到两个孔中;     

钛合金细长子孔的钻削工艺研究

针对小直径钛合金棒材钻削细长孔工艺上存在的问题,对钻削系统及钻头几何尺寸和钻削参数等进行了分析和改进,采用改进后的工艺进行实验得出,对TC4钛合金棒钻削φ4.5 mm×420mm的细长孔,先采用φ(4.2～4.3)mm硬质合金麻花钻,分别从工件两端相向钻通,最后用φ4.5 mm钻头单向扩孔.钻头前角0°～5°,后角6°～12°,副偏角6°,钻削时恰当使用中心架、跟刀架和冷却液.用新工艺钻削的细长孔Ra=1.6 μm～3.2 μm.     

基于超细晶硬质合金钻头的AFRP钻削性能

采用超细晶硬质合金钻头开展了芳纶纤维增强树脂基复合材料(Aramid Fiber Reinforce Polymer Composites,AFRP)的钻削实验,从钻削力、钻削温度、制孔质量、刀具磨损等方面对比分析了超细晶硬质合金钻头与普通硬质合金钻头的钻削性能。实验结果表明:芳纶纤维增强树脂基复合材料钻削过程中,钻削力随进给速度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小,超细晶硬质合金钻头的钻削力比普通硬质合金钻头降低了40.6%以上;钻削温度随进给速度的增大而减小,随主轴转速的增大而增大,相对普通硬质合金钻头,采用超细晶硬质合金钻头的钻削温度降低了47~85℃;超细晶硬质合金钻头钻削产生的拉毛和热损伤明显少于普通硬质合金钻头;经过长时间的钻削,普通硬质合金钻头的橫刃和主切削刃出现了崩刃,后刀面出现了严重的磨料磨损;而超细晶硬质合金钻头由于高硬度和高耐磨性等特性,刀具的磨损相对较小,适合于芳纶纤维增强树脂基复合材料的高效低损伤加工。     

CFRP管面钻削缺陷形成机制

碳纤维增强复合材料(CFRP)传动轴因性能优越广泛应用于汽车、航空航天、船舶、冷却塔风机等轻量化领域,但其钻削过程中容易出现毛刺、分层等缺陷。为了揭示CFRP管面钻削缺陷形成机制,选择双锋角钻头和三尖二刃钻对CFRP管面钻孔,利用分步钻削盲孔和通孔的方法,分析了损伤部位的受力情况,揭示了入口撕裂、出口毛刺和分层产生原因。根据实验结果,发现双锋角钻头钻孔时入口撕裂损伤较大,损伤位置在钻头与管面接触最低点,且主要是那部分水平缠绕CFRP管的纤维,原因是水平缠绕的纤维屈曲变形最大,对切削力更加敏感。双锋角钻头和三尖二刃钻的横刃对孔最终出口分层没有影响,主切削刃的切削行为决定孔最终出口分层。相同钻头钻孔时,轴向力不是唯一影响分层因子的因素,还需考虑切削热。相比双锋角钻头,三尖二刃钻因锋利的外缘尖角能有效划断纤维,使出口分层较小。     

基于CFRP层合板钻削轴向力时变曲线的钻头几何形状分析

为探索能够实现碳纤维增强复合材料（CFRP）层合板低损制孔的钻头几何形状,采用4种不同几何形状的钻头,对T800级CFRP层合板进行钻孔实验研究,分析了钻头几何形状对钻削轴向力的影响,探讨了钻削轴向力与分层损伤之间的关系。结果表明:轴向力归零速度与出口分层因子有较好的正相关性,可采用钻削轴向力归零速度来表征钻头几何形状对CFRP层合板钻孔的适用性能。同时,实验发现切削区域具有多阶段几何特征的钻头,在钻出工件底部时轴向力是分阶段缓慢归零,出口分层因子较小。      

Al2O3f+Cf/ZL109混杂复合材料的复合振动钻削加工

用挤压铸造法制备了三氧化二铝短纤维和碳短纤维混杂增强ZL109合金复合材料,并采用永磁复合激振方式进行了轴向与扭转复合振动钻削加工,研究了该材料的钻削加工性及振幅和振动频率对钻削力、钻头磨损和孔精度的影响.结果表明,采用这种复合振动钻削方式,可更明显降低钻削力和提高加工精度.选择合理的振动参数,也可以减轻刀具磨损,因而可改善Al2O3f Cf/ZL109混杂复合材料的钻削加工性.     

Al2O3f＋Cr／ZL109混杂复合材料的复合振动钻削加工

用挤压铸造法制备了三氧化二铝短纤维和碳短纤维混杂增强ZL109合金复合材料、并采用永磁复合激振方式进行了轴向与扭转复合振动钻削加工，研究了该材料的钻削加工性及振幅和振动频率对钻削力、钻头磨损和孔精度的影响。结果表明。采用这种复合振动钻削方式．可更明显降低钻削力和提高加工精度。选择合理的振动参数。也可以减轻刀具磨损，因而可改善Al2I3f Cf／ZL109混杂复合材料的钻削加工性。     

灰铸铁和球墨铸铁前托架钻削性能评价

从导热系数、铁屑形貌、钻孔内表面粗糙度、钻头顶部温度、钻削负载(扭矩、进给力)等方面,评价了QT450和HT250材质拖拉机前托架的钻削性能,并分析了钻削性能与微观组织的关系。结果表明,对HT250和QT450前托架钻削加工时,两者钻削负载没有明显差别;与HT250相比,QT450的石墨对基体的分割作用小,其基体组织中较多的铁素体,造成钻削加工时断屑和排屑困难,导致钻孔内表面粗糙度大;QT450导热系数低、铁屑与钻头摩擦严重,使得钻头温度较高;QT450有较小的切削力和铁屑对钻头较大的摩擦力,在这2个力作用下,QT450钻削负载与HT250基本相同。     

数控车床上自动钻孔刀夹的设计

大批量加工有内孔的回转体工件时,在保证质量的前提下,为了使加工工序集中、降低加工成本和提高生产效率,设计并制作了在数控车床上用于自动钻孔的夹具,装上钻夹头上装有直柄的钻头,可以实现自动钻削加工。     

钻削机构与煤岩互作用系统耦合动力学研究

针对因井下煤岩复杂性及钻削煤岩时冲击、钻削机构间扰动、煤岩-钻头-钻杆系统的耦合振动,使钻削式破岩机构运动规律、动力学行为、可靠性难以有效控制、预测问题,考虑钻头与煤岩互作用的实际载荷及钻杆与孔壁煤岩接触碰撞载荷,将钻杆离散成有限个单元,建立钻削机构与煤岩互作用系统耦合非线性动力学模型,研究钻削机构在煤岩硬度f=4.65,f=3.7,f=2.7及不同转速下纵向、横向、扭转振动及不同条件下钻削机构振动试验。结果表明,随煤岩硬度的减小,钻杆横向振动半径、纵向振动频率及幅值均有所减小;对相同硬度煤岩,钻杆横断面上位移最大半径随深度变化始终呈指数关系;在研究的转速范围内,耦合系统横向振动受转速变化影响不大,且转速变化均仅改变纵向、扭转振动曲线幅值。可为钻削机构设计提供理论依据。     

不锈钢的钻削加工

不锈钢材料塑性大,加工硬化严重,易生成积屑瘤,使加工表面质量恶化。其可加工性较一般碳钢差的多,而钻削比车削还差。因为钻孔时钻头被四周孔壁包围,散热更加不易。由于钻头几何角度不够合理,以致使钻头易于磨损,耐用度低。为此必须研究改进标准钻头的刃磨几何参数,选用合理的切削用量,以减小磨损,提高钻头耐用度,并保证顺利的断屑和排屑,从而提高不锈钢的钻削效率及钻削质量。     

基于复合材料钻削缺陷容差值的工艺参数优化

为实现复合材料层合板在一定钻削缺陷容差值内的工艺参数优化,首先利用SEM对复合材料的组织结构进行测试分析,获得了复合材料层合板的截面形貌和特征尺寸。然后进行钻削加工正交实验,测试了不同加工参数下的钻削轴向力和扭矩,对钻孔过程中产生的分层、撕裂和孔壁圆度误差等缺陷进行测量,分析了缺陷产生的机制,并对测量结果进行非线性拟合得到缺陷的变化规律。通过建立钻削缺陷与轴向力及扭矩偏差的关系,获得了轴向力和扭矩偏差的临界范围。最后以钻头的主轴转速、每转进给量及钻头结构参数中的横刃偏心系数为决策变量,以获得最大材料去除率为优化目标,以钻削缺陷容差值为约束条件,建立了复合材料钻削加工的参数优化模型。 使用MATLAB软件进行工艺参数优化,在保证复合材料钻削质量的前提下,得到了能够实现最大生产效率的钻削参数。     

超细颗粒增强铝复合材料钻削特性研究

通过超细颗粒增强铝复合材料钻孔试验，找出了钻削用量等因素对钻削力的影响规律，并用轴向力与扭矩之比值来表示铝复合材料的钻削特性；从钻削力考虑，高速钢钻头完全能满足超细颗粒（＜0．5μm)增强铝复合材料的钻孔要求。     

纵向超声振动钻削CFRP/钛合金叠层材料的动态冲击效应分析

为了研究纵向超声振动钻削CFRP/钛合金叠层板的动态冲击效应,将钻头视为一端固定、一端自由的等直径弹性直杆,把刀具-工件系统简化为以超声振动为激励的基础振动系统,建立动力学模型,并通过钻削试验验证了模型的可靠性和实用性。研究结果表明,超声振动产生的动态冲击力幅值,取决于钻头的几何参数和悬伸长度、超声振动的振幅和频率,以及被加工材料的力学特性,与钻削用量(每转进给量和主轴转速)无关;动态冲击力幅值的大小与超声振动的振幅成线性关系,超声振动频率的影响较为微弱;动态冲击力幅值的大小与钻头直径近似为线性关系,与钻头的悬伸长度成非线性关系;超声振动的振幅增大,或钻头直径和悬伸长度增大,都会使动态冲击力幅值增加;加工中的实际动态冲击力的大小与被加工材料的弹性模量和刚性有关,弹性模量和刚性高时,实际动态冲击力也大。这种研究方法和结论对超声振动钻削冲击效应的定量分析和超声振动钻削技术的推广应用提供了参考。     

碳纤维增强树脂基复合材料制孔技术研究现状与展望

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有优越的物理和力学性能,已在航空制造工业中得到大量应用。在主承力结构中,CFRP与金属材料的连接通常为机械连接。然而,CFRP的各向异性严重影响了其制孔质量。由于CFRP和金属具有截然不同的材料属性,CFRP/金属叠层结构制孔技术成为飞机装配过程中的一大难题。本文首先阐述了CFRP及其叠层结构在切削过程中的切屑形成机制、钻削力和钻削热的研究现状;其次,剖析了钻削过程中典型加工损伤,如毛刺与撕裂、分层缺陷及孔壁表面损伤的产生原因和影响因素;然后,介绍了CFRP制孔刀具材料和几何结构的优化设计研究进展,并综述了螺旋铣孔、变工艺参数钻削、"以磨代钻"和振动辅助制孔等多种CFRP及其叠层结构加工新技术及钻削过程的仿真研究。最后,借鉴钎焊工具和超声振动技术的独特优势,提出了磨粒有序排布钎焊金刚石工具的超声振动加工构想,以达到CFRP及其叠层结构的精密高效制孔加工这一目的。     

飞机装配所用钛合金材料制孔技术的研究

本文联系生产实践,为改进和提升钛合金材料构件制孔效率以及质量,从钻削制孔缺陷的形成机理中探寻用铣削取代钻削制孔的新工艺。     

一种新型多孔钻床设计

针对汽车半轴产品法兰盘孔加工采用普通摇臂钻床加工,存在加工耗时较长,孔的同轴度难以保证的缺点,将普通卧式车床改装设计为一种卧式多孔钻床,其包括机床、机床上的主轴、主轴箱、弹性柱销联轴器、转盘以及若干钻头,具有结构简单,改制成本低,多孔同时钻削,加工效率高等优点。     

一种加工高锰钢的新型焊接式硬质合金浅孔钻

本文介绍了一种用于高锰钢钻削的新型硬质合金浅孔钻。该钻头没有横刃，钻芯附近的刀 圆弧型。该钻头在使用中获得了较好的效果。     

错齿BTA深孔振动钻削刀具系统径向减振特性研究

BTA深孔钻削刀具系统刚性差,加工过程极易发生多个方向的颤振,而刀具颤振对孔的加工精度和刀具的使用寿命具有重要影响。根据错齿BTA内排屑深孔钻刀具系统的特点,构建了深孔钻削过程刀具系统径向动力学模型,通过其特征方程研究了径向动力学特性。为了获得普通钻削与振动钻削条件下刀具系统径向振动的行为特征,将切削加工过程离散为满足状态方程连续条件的多个微小切削单元,并采用差分方程求解方法给出了普通钻削与振动钻削过程刀具径向振动位移的数值解。仿真和实验结果表明,所建立径向动力学模型的求解结果与实验结果相吻合,振动钻削对刀具系统径向振动具有较强的抑制效果,与普通钻削相比,孔加工圆度和表面粗糙度都有了明显改善。     

BTA深孔钻削系统粘滑振动及多瓣形振纹形成原因分析

使用BTA加工系统对一批深度为1 060 mm的工件进行深孔钻削,进给至中后期,加工表面存在严重质量缺陷,表现为多瓣形周期性振纹;为探究振纹形成原因,通过工件-刀具耦合摩擦模型,建立钻削系统运动微分方程并将实际物理参数代入解中;对比钻削系统进给至300 mm和900 mm深度时钻削系统的响应特征,发现中后期时钻削系统发生明显粘滑振动;结合CAE分析讨论进给至不同时期的钻杆末端振动类型及钻头加速度-频域响应结果,发现当进给至900 mm深度时,钻削系统鲁棒性明显低于进给至300 mm时的鲁棒性;利用加速度传感器对BTA钻削系统开展实验研究,当钻削系统发生粘滑振动现象时,实测出具有较明显周期性特征振动信号,且与工件出现周期性瓣形振纹的时间吻合。