陶瓷复合构件的钻削力试验研究

以典型的陶瓷复合构件(陶瓷/玻璃钢/铝合金)为例,通过烧结金刚石套料钻头定压加工试验,深入分析了孔加工过程中的钻削力变化规律。通过正交试验和多元回归分析,建立了综合考虑钻头参数和切削用量的工程陶瓷套孔加工钻削轴向力的经验公式,并分析了各参数对钻削轴向力的影响。研究成果为工程陶瓷及陶瓷复合构件套孔加工时钻头参数和切削用量的优化选择提供了参考依据,对专用机床的开发也具有一定的指导意义。     

电镀金刚石套钻最佳结构参数的研究

在分析了各因素对金刚石套粘使用寿命和钻削效率影响的基础上,采用正交实验法对各因素进行了优化,得出最优的结构参数。实践证明,采用这些参数加工的电镀金刚石套钻其使用寿命和钻削效率明显提高。效果显著。     

陶瓷/KFRP双板复合构件的孔加工

工程陶瓷和Kevlar纤维增强复合材料(简称KFRP)都是难加工材料,陶瓷/KFRP双板复合构件的孔加工比较困难。在分析双板复合构件组成材料的加工技术现状的基础上,采用专门研制的烧结金刚石钻头对其进行加工试验研究,探讨了其工艺特点,分析了影响加工效率的主要因素。     

氟金云母陶瓷钻削刀具磨损特性的研究

分别采用硬质合金和高速钢钻头对氟金云母可加工陶瓷进行钻削加工,测试主后刀面的磨损宽度,考察刀具磨损特性,通过单因素试验法考察刀具材料、冷却条件、刀具角度等参数对刀具磨损的影响。试验结果表明:刀具材料和冷却方式是影响刀具磨损的主要因素,高速钢刀具不适于氟金云母陶瓷的钻削加工,冷却条件对硬质合金刀具磨损的影响较为显著,刀具磨损率随钻头顶角增大时对刀具磨损率的影响较小。因此优化刀具材料和工艺参数对氟金云母陶瓷的钻削加工工程应用具有现实价值。     

电沉积金刚石钻头工艺研究

本文采用Ni-Co合金电镀液,通过电沉积方法在麻花钻头表面沉积一层或多层金刚石磨料,试验结果表明,所获得的金刚石钻头可以用于玻璃、铁氧体、玛瑙、石材、陶瓷等硬脆性材料的钻削加工.本文对电镀过程中各主要工艺参数的影响进行了试验研究,优化了电沉积工艺参数,并初步分析了加工硬脆性材料的机理.     

KFRP防护背板的钻孔机理及试验研究

结合Kevlar纤维增强复合材料（Kevlar fiber reinforced plastic,KFRP）在特种车辆防护领域的应用背景,研制了烧结金刚石钻头对其进行孔加工研究。根据钻孔过程中材料破坏机理的不同,把钻孔过程分为6个阶段。总结了孔加工的各种质量缺陷,提出了给切削区材料施加预压应力的工艺方法以提高加工质量,在此工艺条件下,可以采用水进行冷却。通过正交试验对影响加工效率的主要因素进行了优化分析,为钻头的参数设计及制作提供了参考。试验表明,该加工技术经济实用,加工质量良好,满足KFRP防护背板的孔加工技术要求。研究成果为KFRP的加工技术提供了一种新的方法,也为陶瓷？KFRP双板复合构件的推广应用提供了技术支持。     

基于BP神经网络的电镀金刚石套钻钻削效率研究

使用电镀金刚石套钻进行钻削时,运用正交试验法对钻削效率有较大影响的各参数进行优化,然后用BP神经网络分析方法对正交试验的结果进行分析处理、预测并得到较正交试验法所得最优参数组合时更高的钻削效率,证实了用BP神经网络模型预测电镀金刚石套钻钻削效率的方法具有可行性。     

陶瓷／FRP层叠复合构件的制孔工艺研究

以陶瓷复合构件(陶瓷/玻璃钢/铝合金层叠)为例,对陶瓷/FRP层叠复合构件的孔加工工艺进行深入研究.根据陶瓷复合构件组份材料的加工特性,研制了特定组份的薄壁金刚石套料钻头,胎体采用高性能的多元合金铜基结合剂,经热压烧结制成.通过加工对比试验,确定了定压进给的加工方式.分析了陶瓷复合构件的各种孔加工缺陷,提出了施加预压应力的工艺措施以提高加工质量,并通过有限元分析从理论上说明了该工艺方法的有效性;在此基础上可采用水冷却的方法.该加工工艺可推广应用于类似结构和组份材料的轻质复合构件.     

CFRP/铝合金叠层构件旋转超声钻削温度研究

碳纤维复合材料(CFRP)/铝合金叠层的钻孔机理不同于单层材料钻孔,铝合金切屑在排出孔外过程中因切削温度过高会烧伤CFRP孔壁。为了改善CFRP叠层构件加工质量,将旋转超声钻削技术(RUM)引入到该材料的加工中。针对叠层构件钻削温度过高的问题,开展了旋转超声钻削试验研究,阐明了主轴转速、进给速度及超声振幅对钻削温度的影响规律。采用多元回归分析,分别建立了CFRP和铝合金的钻削温度指数预测模型。通过对比预测值和试验值,验证了钻削温度模型构建的合理性和有效性。     

钻削毛刺形成机理及其控制技术研究

建立了钻削加工中进给方向毛刺的形成模型,并对钻削加工过程中出现的毛刺类型进行了归类和分析,指出影响进给方向毛刺形成与变化的主要因素。通过钻削加工试验与相应的理论分析,系统揭示出毛刺出现、形成及变化发展的基本规律,进而开发出工件叠加钻削法、钻削用量优选法、钻头参数优化法、钻头结构优改法和工件终端部材料强化法等一系列减少和抑制钻削进给方向毛刺的技术和方法,为进一步提高钻削效率和钻削加工质量开辟了新路径。     

电热振动复合钻削加工的研究

结合振动切削和导电加热切削的优点,提出了电热振动复合钻削新方案。通过实验分析了导电加热温度、振动频率和振幅等参数对钻削力、表面质量及钻头寿命的影响。为电热振动复合钻削方法的深入研究,提供了必要的实验手段和理论指导。     

Experimental study on trepanning drilling of the ceramic composite armor using a sintering diamond tool

Laminated ceramic composite armors made of engineering ceramics, fiber-enforced composite, and lightweight alloy are expected to be used widely in armor protection area. However, secondary machining is still a problem for the distinct properties of composing materials, and up to now, few reports can be found out about machining technology. In this work, an experimental study on drilling a typical laminated ceramic composite armor by using a special sintering diamond thinwall trepanning tool has been carried out deeply. To improve the machining efficiency, process parameters including the spindle speed and the axial force have been optimized through drilling experiments. Moreover, the three phases of the whole drilling process of the typical ceramic composite armor is proposed, and the machining mechanism and chip forms in each phase have been analyzed. Also, diamond tool skidding phenomena whether at hole exit or during drilling middle engineering ceramics have been explored, and the skidding mechanisms are presented. In addition, the surface quality of a hole wall machined has been studied, and an advisable measure is given. Results achieved in this paper can provide a technical base for diamond trepanning tool drilling similar laminated ceramic composite armors.     

ROTARY ULTRASONIC MACHINING OF CARBON FIBER-REINFORCED POLYMER: FEASIBILITY STUDY

Carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) has been widely used in aircraft components, automotive parts, and sporting goods. Hole machining is the most frequently employed operation of secondary machining for fiber-reinforced composites. However, challenges (delamination, splintering, burr, short tool life, low machining precision, and low surface quality) still remain for their widespread applications. Rotary ultrasonic machining (RUM) is a non-conventional machining process that has been used to drill holes in composite materials. However, it has not been used to drill this type of CFRP. In this article, RUM is introduced into drilling holes in this type of CFRP for the first time. The feasibility to machine carbon fiber-reinforced epoxy using RUM is investigated experimentally. Chips, edge chipping, surface roughness, tool wear, and thrust force were measured. Effects of RUM process variables (rotation speed, vibration amplitude, and feedrate) on thrust force and surface roughness were studied. Results showed that RUM could be used to drill holes in CFRP with high productivity and low tool wear. A better surface was produced by higher rotation speed and lower feed rate.     

钎焊套料钻钻削碳纤维增强复合材料层合板出口撕裂缺陷的成因分析

针对碳纤维增强复合材料钻孔时钻头寿命短、易产生加工缺陷等问题,将钎焊金刚石套料钻应用于碳纤维增强复合材料的钻削加工中。为更好地说明钎焊金刚石套料钻的加工性能,选取了复合材料钻削中常用的金刚石涂层麻花钻进行比较,并选择了实际加工中严重影响加工质量的出口撕裂缺陷进行成因分析。通过检测与分析出口处加工质量,得到以下结论：对于不同结构形式的钻头,仅依靠轴向力及扭矩并不能判断是否产生撕裂缺陷;在相同工艺参数下,钎焊金刚石套料钻的轴向力及扭矩均小于金刚石涂层麻花钻的轴向力及扭矩,使用钎焊金刚石套料钻更有利于减少撕裂缺陷,提高加工效率。     

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。     

异质多元多层印制电路板精密孔机械加工

孔是实现印制电路板层间互联及电子元器件装配的核心组成单元,机械钻孔是印制电路板制孔的主要方法。要在印制电路板上进行高密集度孔群的连续可靠、高质量、高一致性和高稳定性加工非常困难,涉及的异质多元多层复合材料机械加工理论复杂,也对加工刀具、加工技术提出了严峻挑战。从机械加工的角度归纳了典型印制电路板分类、组成结构与热力学特性,并提出其机械钻孔加工面临的难点;从材料变形与断裂、钻削热、钻削力与扭矩、孔创成机理、刀具失效机制五个方面,总结了典型印制电路板钻削理论的最新进展,综述了印制电路板用钻头设计、钻孔加工工艺和钻削过程检测技术的研究现状,从印制电路板微孔钻削加工理论、微细刀具优化设计、低温介质辅助钻削加工与孔质量无损检测方面指出了现有研究存在的问题,并结合新一代高端印制电路板发展趋势与孔制造需求,提出了未来印制电路板孔加工研究应重点关注的方向。     

实用化振动切削技术——微小孔振动钻削工艺及装备

微小孔的加工一直是机械制造业中的难点，对国防制造业更是如此。研制了一种精密微小孔数控振动钻床，并采用0．4mm高速钢麻花钻头进行钻削试验，与普通钻削相比，振动钻削能提高钻头的使用寿命十几倍以上，并能提高钻头的定心能力和微孔的位置精度。     

CFRP与钛合金叠层制孔钻头横刃结构优化

针对碳纤维复合材料(CFRP)与钛合金夹层结构制孔过程中加工质量、制孔效率与钻头寿命低等问题,以钻头的横刃结构为主要研究对象设计试验方案,对钻头横刃结构进行优化,以提高加工质量、制孔效率与钻头寿命。结果表明:优化后的横刃结构加工性能优于普通"X"形钻头横刃结构,不论是碳纤维复合材料部位还是钛合金部位轴向切削力明显减小。