超声振动辅助钻削P20轴向力与入口边缘质量性能研究

针对P20在传统钻削中存在轴向力大和入孔边缘质量差的问题,提出运用超声振动辅助钻削来改善。使用Deform-3D模拟钻削过程,设计对比、单因素以及不同冷却剂仿真实验,研究轴向力的变化,并通过搭建的实验平台,对刀具施加50 kHz超声频,研究对比传统钻削和超声振动辅助钻削在不同加工参数及冷却剂下轴向力和入孔形貌的变化。研究表明：超声振动辅助钻削可有效减小轴向力、改善入孔边缘质量;随着主轴转速的增加,轴向力减小,入孔边缘质量先变好后变差,随着进给速度的增加,轴向力增大,入孔边缘质量变差;选择油基类型冷却剂可减小轴向力、提高入孔边缘质量。     

超声振动辅助钻削生物骨钻削力研究

在临床骨外科手术中,医生通常需要对骨进行预钻孔,以便植入固定装置,但是,骨钻孔过程中钻削力过大或钻孔质量差,均会严重影响患者术后恢复速度.为此,对传统钻削与超声振动钻削生物骨进行对比试验,研究不同主轴转速、进给速度和超声振幅对钻削力大小的影响规律,分析骨钻孔入口质量情况.结果表明:超声辅助钻削可以有效降低轴向力,降幅约为23.65％,当增大主轴转速或降低进给速度,钻削力均随之减小;钻削力随着超声振幅的增加而减小;超声钻削可以有效改善钻孔毛刺情况,提高钻孔加工质量.     

多层复合材料微小孔振动钻削三参数优化

利用电控式微小孔振动钻床对多层复合材料的微小孔钻削进行了试验研究,对不同材料层的加工参数进行优化,进而提出多层复合材料阶跃式三参数振动钻削新工艺。试验表明,阶跃式三参数振动钻削的入钻定位误差ｒ、孔扩量△Ｄ、出口毛刺高度Ｈ值比普通钻削的相应值显著降低。     

液压式低频轴向振动钻削的实验研究

先对振动钻削进行简要的介绍,设计出振动钻削实验方案;利用实验室研制的液压低频轴向振动钻削实验系统,对铸铁、铝合金和碳钢进行振动钻削实验,根据所采集的负载扭矩与钻孔孔径尺寸值数据,对普通钻削与振动钻削之间的差异进行分析;证实了振动钻削具有降低钻孔负载扭矩、提高钻孔质量的结论。     

振动钻削技术在深孔加工中的应用

采用振动加工技术与深孔加工技术的结合的方法,对卧式深孔钻床进行了技术改造,使其实现振动钻削。改造后的深孔钻床,不仅能实现切屑的自主控制,而且加工稳定、质量好、效率高;相应技术改造方案有推广价值。     

三区段变参数振动钻削提高微小钻头可靠性的研究

首次对微小钻头可靠性进行了理论和试验研究。     

多层复合材料微小孔振动钻削三参数优化

利用电控式微小孔振动钻床对多层复合材料的微小孔钻削进行了试验研究 ,对不同材料层的加工参数进行优化 ,进而提出多层复合材料阶跃式三参数振动钻削新工艺。试验表明 ,阶跃式三参数振动钻削的入钻定位误差r、孔扩量ΔD、出口毛刺高度H值比普通钻削的相应值显著降低。     

高速微钻削构建孔阵列疏水表面

利用高速精密微铣削机床在铝合金表面加工微孔阵列结构,研究了直径为200μm的微钻头钻削铝合金时,钻削参数对孔的加工质量的影响,并对优化参数加工后铝合金表面的微观结构和疏水性能进行了观测。结果表明:在高速精密微钻削过程中,进给量对孔的加工质量存在一定的影响,当主轴转速为30000r/min,进给量为0.001mm/r时,孔的表面质量最好。在本征接触角约为50°的光滑铝合金表面上加工微米级孔阵列结构可有效提高材料表面的疏水性能,接触角大小随孔间距增大而减小,随孔深度增加有所提升,未经化学修饰表面接触角最高达到113°,实现了基于高速精密微钻削技术在金属材料表面上构建微观结构阵列,使材料表面润湿性由亲水向疏水的转变。     

变振幅振动钻削提高微小孔入钻定位精度的研究

分析了微小孔钻头轴向振动入钻时特殊的动力学行为及其对入钻定位误差的修正作用。首次采用变振幅振动钻削的新方法，用直径为０．２８ｍｍ的高速钢麻花钻对１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ低碳合金钢进行了钻削实验，结果在提高钻头寿命的同时显著提高了微小孔的入钻定位精度，验证了这种新方法新颖优良的工艺效果。     

机械式低频轴向振动钻削装置的设计与分析

在深孔的钻削加工过程中,经常会有连续的带状切屑导致断钻事故发生,如果在钻削过程中对切屑进行周期性地断屑,就能有效解决深孔加工过程中断屑排屑困难的问题。设计一种机械式低频轴向振动钻削装置,研究其工作原理、振幅和频率的调整方法以及振动钻削装置的整体结构布局;对振动钻削装置的主要技术参数进行分析计算;利用ANSYS Workbench对其进行刚体动力学仿真分析,并进行振动钻削装置的振动特性试验。结果表明,所设计的钻削装置结构简单,振幅与频率调整方便,能够解决断屑排屑困难的问题,可以有效提高深孔加工质量。     

超声振动钻削的试验研究

本文对超声波振动钻削进行了试验和研究。研究结果表明,超声波振动钻削能使切削力大幅度降低;加工精度和表面质量、尤其是表面粗糙度显著提高。对铝及碳素钢均能达到上述效果。因此超声波钻削乃至铰削在精加工方面是一种有前途的工艺方法。     

超声振动透镜聚焦法激光打孔

提出了超声振动透镜聚焦法打孔的新的原理和方法。试验证明，激光打孔的精度和稳定性优于一般光锥聚焦法打孔。     

超声辅助振动工具阴极的超声振动装置研究

提出采用超声辅助振动工具阴极实现小初始加工间隙电解去毛刺加工。设计了一种安装在针阀体喷孔脉冲电流电解去毛刺试验装置的超声辅助振动阴极结构。对超声振动装置的超声波发生器和超声波振动系统进行了研究。通过针阀体喷孔电解去毛刺试验结果表明:超声辅助振动阴极结构有利于减小间隙误差,从而喷孔内入口处倒圆半径偏差得以减小,流量分散度有所降低。     

振动对车削表面粗糙度的影响

本文提出了产生振动时,车削表面粗糙度的理论计算方法,导出了产生振动时表面粗糙度计算公式,并进行了相应的讨论。     

超硬材料深孔超声振动珩磨装置的研究

对超硬材料、精密深孔的超声振动珩磨装置设计进行了详细的研究．给出了符合超硬材料及深孔加工特点的超声振动装置设计的新思想，指出了装置中关键部件的设计方法、计算理论及应用于现场时必须注意的问题．该研究对于减少超声波在长距离传播过程中的能量损失，提高目前国内深孔（浅孔）的表面加工质量，并将超声振动加工应用于生产实际做出了新的、可行的尝试．     

叠层材料变参数振动钻削模型与实验研究

简述了叠层材料的特点及其应用,分析了叠层材料的结构特点,提出了接合区和泛接合区的概念。在此基础上建立了叠层材料变参数振动钻削的加工模型,给出了３层叠层材料５区段变参数振动钻削加工方案。多种叠层材料的加工实验表明,采用变参数振动钻削工艺可明显改善加工指标,是合理有效的工艺方法。     

基于MATLAB/SIMULINK的超声波振动加工过程仿真研究

在建立超声波振动加工过程中“刀具—工件”系统的动力学模型的基础上,应用MATLAB软件中的Simulink建立了该系统的控制系统模型,并对振动加工过程中工件的运动规律进行了仿真分析.仿真结果表明,超声波振动加工方法能够极大地降低普通切削过程中工件的振动,对提高工件的加工表面质量和加工精度具有重要意义,是实现精密切削加工的一种有效方法.     

在频率跟踪后引起振动切削过程中振幅衰减的主要原因分析

为克服振幅衰减对超声振动切削的影响,揭示振幅衰减的内在原因,进一步扩大超声振动切削的应用领域,本文通过实验研究和理论分析,明确了在振动加工中由载荷增加而引起的功率动态分配也是超声波振幅逐渐衰减的一个重要原因,并从功率分配的角度,通过理论分析得出了二者的数学表达式,解释了实验结果,同时分析了该实验的合理性,给出了几种解决方案,并提出了用神经网络分析振动切削力的思想.实验结果最终表明:在采用频率跟踪后,超声振动加工中的振幅衰减主要来源于功率分配.     

在频率跟踪后引起振动切削过程中振幅衰减的主要原因分析

为克服振幅衰减对超声振动切削的影响,揭示振幅衰减的内在原因,进一步扩大超声振动切削的应用领域。本文通过实验研究和理论分析,明确了在振动加工中由裁荷增加而引起的功率动态分配也是超声波振幅逐渐衰减的一个重要原因,并从功率分配的角度,通过理论分析得出了二者的数学表达式,解释了实验结果,同时分析了该实验的合理性,给出了几种解决方案,并提出了用神经网络分析振动切削力的思想．实验结果最终表明：在采用频率跟踪后,超声振动加工中的振幅衰减主要来源于功率分配．