TC4钛合金钻削力和钻削温度仿真研究

为了提高TC4钛合金的可钻削性,采用有限元分析软件AdvantEdge建立TC4钛合金铣削加工有限元模型,分析工件和刀具上的温度分布规律,获得了钻削加工过程中钻削参数对钻削力和钻削温度的影响规律。结果表明：钻削TC4钛合金时最高温度出现在切屑上;钻削力随着主轴转速和进给量的增加而增大,随着钻头直径的增大而减小;钻削温度随着主轴转速、进给量和钻头直径的增加而增大。     

枪钻低频轴向振动钻孔的有限元分析

为了使枪钻在加工过程中减小钻削力,运用有限元分析软件Deform-3D动态模拟出枪钻钻头低频轴向振动钻削过程。根据枪钻钻头轴向振动钻削的断屑经验公式确定切削参数;建立了加工过程的有限元模型,并动态模拟了轴向振动钻削加工过程和普通加工过程,结合这两种加工过程中刀具所受的轴向力和扭矩变化情况进行了分析;最后将两种加工情况进行对比。结果表明:振动钻削能够显著地降低钻削中产生的轴向力和扭矩,减小钻头的磨损,延长钻头的寿命。     

进给量对超声振动钻削力的影响研究

在振动钻削加工原理的基础上建立了振动钻削过程中平均钻削力的数学模型,在超声轴向振动钻削试验装置上进行了0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢的普通钻削和振动钻削的钻削力测量试验,通过试验分析了进给量对钻削力和钻头磨损的影响规律。试验结果表明,振动钻削过程中的钻削力明显减小,钻削力曲线更加平缓;振动钻削过程中,随着钻头进给量的增大钻削力逐渐增大,钻头磨损加剧。     

深小孔超声振动钻削轴向力的仿真与实验研究

建立深小孔轴向振动钻削加工仿真分析模型,针对轴向力通过DEFORM-3D有限元软件进行了超声振动钻削与普通钻削仿真,对两组仿真结果进行分析比较,并在超声轴向振动钻削装置上对不锈钢板进行了深小孔振动钻削和普通钻削实验,利用压电传感器测量了振动钻削和普通钻削加工的轴向力。实验结果与仿真结果对比表明:仿真结果与实验结果偏差低于8%,超声振动钻削的平均轴向力小于普通钻削的平均轴向力,钻削过程平稳。     

骨钻孔钻削力与钻削温度的研究综述

骨钻孔手术是关键的外科手术之一,广泛应用于修整骨折及颅骨开孔等方面.在骨钻孔手术过程中,医疗钻头与骨组织相互作用,不可避免地产生钻削力和钻削温度,从而导致不同程度的骨损伤.基于当前研究现状,综述了实验法和仿真分析法2种骨钻孔研究方法;阐述了医疗钻头钻削温度的产生、测量及其影响因素;分析了钻头参数、钻头设计及超声辅助钻削...     

TC4钛合金深孔钻削方式和轴向力研究

针对钛合金钻削过程中的轴线偏斜问题,基于Abaqus对钛合金两种不同的钻削过程进行仿真,建立钻杆的有限元模型、数学模型,并将轴线的偏斜问题转化为两种不同钻削方式的轴向力大小问题。得出结论：在工件速度为180～900 r/min时,钻头与工件同时反向旋转时,轴向力随着工件速度的增大而减小。并对该方式进行工件转速为900 r/min的不同钻头转速、进给量的16组试验,结果表明：在钻头转速为900～1 800 r/min之间、进给量为0.02～0.08 mm/r时,平均轴向力减小了33.4%。因此,可以采用该钻削方式减小偏斜量。     

钎焊金刚石薄壁钻加工工程陶瓷的试验研究

通过用钎焊金刚石薄壁钻加工Al2O3工程陶瓷的钻削试验，测量和分析了在不同加工参数下钻削轴向力和扭矩的变化，并与电镀钻头的加工性能进行了对比。结果表明，用钎焊金刚石薄壁钻加工工程陶瓷材料的设想可行，与电镀钻头相比，钎焊钻头钻削过程更稳定，加工质量更好，尤其在高转速、大进给加工条件下具有明显优势。     

开颅手术中面向低损伤制孔的钻头结构优化设计

为降低颅骨钻孔过程中的钻削温度与轴向力,通过有限元仿真软件ABAQUS建立颅骨钻削模型,探究麻花钻主要几何参数（顶角、螺旋角、腹板厚度与横刃斜角）对机械损伤与热损伤的影响规律。制备可减小机械损伤与热损伤的优化钻头,进行试验。结果表明：麻花钻最优几何参数为顶角96°、螺旋角38.802°、腹板厚度0.8 mm、横刃斜角131.018°;与优化前的钻头相比,优化后的钻头具有更低的轴向力与钻削温度。     

基于BP神经网络的微孔钻削实时监测

为防止微孔钻削过程中钻头折断,研制微孔钻削在线监测系统。该系统以主轴电机三相电流对应的电压信号为监测对象,应用神经网络建立钻头磨损状态与信号特征的关系模型,以此获取隐含微细钻头磨损状态的信息值。实验结果表明,应用此系统进行微孔钻削在线监测,可以有效避免微钻头的折断,提高钻头的利用率。     

钛合金Ti6Al4V与铝合金Al7075-T651钻削性能仿真对比分析

为了探究不同材料的钻削加工机理，对比分析了钛合金Ti6Al4V和铝合金Al7075-T651的钻削加工。通过有限元软件ABAQUS对钻削过程进行仿真研究，在有/无热力耦合工况下对工件应力应变、钻削力、摩擦力及能量等方面分析Ti6Al4V和Al7075-T651的差异。仿真结果表明，在非热力耦合模型中，铝合金出口处切屑以帽盖的形式去除，而钛合金则以C形切屑去除；在热力耦合的模型中，钛合金和铝合金的工件最大应力首先位于钻头横刃挤压处，随着钻头的深入，工件最大应力位于钻头主切削刃处；对比有/无热力耦合模型，发现钻削力受温度的影响最显著，其次为摩擦力，最后为塑性能，且铝合金比钛合金更容易受热软化效应的影响。     

铰接式柔性钻杆的参数化设计

柔性钻杆是超短半径水平井钻井工具的重要组成部分,其结构设计的好坏直接影响钻井工具的工作性能.根据柔性钻杆的强度条件以及与导向筛管的几何关系,得到了满足不同井眼曲率半径的柔性钻杆结构参数;考虑球头柱键与凹槽的接触非线性及柔性钻杆的材料非线性特性,采用有限单元法建立了单节柔性钻杆有限元模型;对不同结构参数的柔性钻杆进行了仿...     

超声波自动烫钻机送钻机械手运动学仿真分析

为了解决全自动超声波烫钻机机头送钻机械手存在振动大、冲击强、速度不可控、平稳性差的问题,优化设计一套基于曲柄摇块式自动送钻机械手机构。借助ADAMS软件对江门某公司研发的全自动超声波烫钻机的机头机械手进行了运动学建模、仿真分析,获得了位移、速度、加速度在各时间段内的变化情况,并对自动送钻机械手机构进行了分析,评估了该机构的合理性和可靠性。结果表明:该机械手可以在保证性能的前提下,控制速度、振动、冲击、平稳性在合理范围内变化,且变化随周期的增加,变得越来越理想,可以满足烫钻粘接的要求。     

航空喷嘴9Cr18Mo小孔钻削刀具结构与工艺参数优化

针对9Cr18Mo马氏体不锈钢航空喷嘴小孔的钻削加工,基于DEFORM-3D有限元软件,开展硬质合金钻头几何结构和加工工艺参数优化仿真与试验研究.基于钻削刀具的螺旋槽和后刀面数学模型,采用UG三维建模软件建立钻头三维模型,利用DEFORM-3D软件建立钻削有限元仿真分析模型,综合分析不同刀具几何结构和工艺参数对排屑、钻...     

液压凿岩机冲击性能的仿真与试验研究

冲击机构作为液压凿岩机的核心部件,其性能参数对钻孔效率、钻具寿命等有较大的影响。为了能够获得较为准确的冲击性能参数,利用自行设计和制造的冲击式液压钻孔试验台,在不同频率下对花岗岩进行冲击钻孔试验,并通过Hydrotechnik测试仪对冲击机构的输入参数进行采集、处理和分析。然后利用AMESim软件建立冲击机构的仿真模型,并将试验数据与仿真数据进行比对,数据趋势一致且吻合性较高,说明仿真模型较为真实地反映了液压凿岩机的冲击性能参数。该模型为液压凿岩机冲击机构的结构改进和冲击性能参数的评估提供了参考。     

Process adapted structure optimization of deep hole drilling tools

In order to machine boreholes having a high length-to-diameter ratio, deep hole drilling methods are applied. Especially when drilling ductile materials, the removal of cooling lubricant and chips can be hindered by long chips which block the inside of the chip mouth. In order to increase the volume flow rate of the cooling lubricant and chips, the chip mouth cross-section of a commercially available state-of-the-art BTA (Boring and Trepanning Association) boring tool was analyzed. Structure topology optimization was applied to reduce the drill head material without the drill head losing its stiffness to maximize the chip mouth cross-section. Finally, new drill head design was developed and verified through experimental investigations.     

基于CFD-DEM的新型铝合金钻杆携岩仿真分析

由于川渝地区的地层结构较复杂,在钻探过程中产生的岩屑容易在井内沉积,使得岩屑运移难度大,最终还会造成卡钻与钻具断裂等重大井下事故。为了提高页岩气井的携岩能力,提出一种新型铝合金钻杆,对新型铝合金钻杆的携岩原理进行分析,得出该钻杆既可以提高岩屑运移能力,也可以降低摩阻,减少钻井液压耗,再对该钻杆进行力学分析与建模,利用实际参数计算,验证了钻杆的可浮性;然后对岩屑沉降与排出全过程进行分析,提出岩屑沉降与排出全过程的5个阶段;最后在充分考虑了钻井液、岩屑颗粒、钻杆和井壁相互作用的影响下,利用CFD-DEM耦合对新型铝合金钻杆的携岩过程进行精确仿真。改变钻井液排量、钻杆转速、岩屑粒径、钻杆偏心度,对新型铝合金钻杆的携岩能力进行分析,并将该钻杆的携岩效率与传统钢钻杆进行对比,研究了两种钻杆的岩屑运移率,最终得出新型铝合金钻杆相比传统钢钻杆具有更高的携岩效率。该研究成果对减少岩屑沉降、提高岩屑运移能力具有重要意义。     

径向水平井钻杆弯曲转向建模与阻力仿真研究

通过采用ANSYS仿真软件对转向器系统构成、滑道截面形状和轨迹、材料模型、约束载荷进行系统分析,建立仿真模型,仿真与试验数据对比表明,所建仿真模型是可行的;通过分析研究滑道阻力变化对钻进影响,不同摩擦系数对滑道阻力影响,以及钻杆截面变形和钻杆在水平段形位变化,得到的钻杆截面变形及滑道阻力变化规律,并将仿真数据与室内实验结果进行对比分析验证。依据仿真分析和实验研究,分析钻井失败的主要原因。仿真研究对指导造斜器设计和施工工艺的设计有积极意义。