0Cr17Ni4Cu4Nb超声振动钻削的钻削力和切屑研究

针对深小孔钻削过程中存在轴向力和扭矩较大、断屑排屑效果差、刀具易磨损等问题,通过建立轴向振动钻削运动数学模型,分析了超声振动钻削的钻削力和断屑机制。在设计的超声轴向振动钻削试验装置上对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢材料进行了普通钻削和超声振动钻削深小孔加工试验,对比分析了轴向力、扭矩和切屑形状。实验结果表明:与普通钻削相比,超声振动钻削降低了轴向力和扭矩,获得了良好的断屑和排屑效果,提高了钻削过程的稳定性,延长了刀具的使用寿命。     

GH4169高温合金轴向超声振动钻削加工实验研究

针对GH4169高温合金材料钻削加工困难、表面质量和加工精度要求高等难题,基于在普通车床上实现超声振动钻削加工的思想,设计了一套轴向超声振动钻削加工系统。利用该系统对GH4169高温合金材料做了轴向超声振动钻削与普通钻削的对比实验。结果表明:在不同的转速和振幅下,轴向超声振动钻削相对于同一实验条件下的普通钻削,可明显提高孔的加工质量,且在切屑形态和孔表面形貌等方面均有较大改善。     

深孔超声轴向振动钻削装置的设计与研究

根据振动切削机理对超声振动钻削和普通钻削进行了分析和比较,设计出一种在摇臂钻床上加工小直径深孔的超声轴向振动钻削装置.并分析了超声振动钻削装置设计中的一些关键技术问题,为在摇臂钻床上加工小直径深孔提供了一种新的工艺方法.     

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。     

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。     

超声振动钻削减摩机制研究与试验分析

在振动钻削加工原理的基础上建立振动钻削过程中平均摩擦力的数学模型,分析动载荷对平均摩擦力的影响规律。在超声振动钻削试验装置上对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢进行了普通钻削和超声振动钻削试验,对比分析了孔壁表面粗糙度、钻头磨损形貌和切屑形状。结果表明:超声振动钻削能够减少平均摩擦力;通过观察加工后钻头与孔的表面形貌,超声振动钻削钻头磨损程度低,孔壁表面粗糙度值小,具有更好的断屑、排屑性能。     

低频轴向振动钻削的变角切削特性

在对轴向振动钻削的变角切削原理简要分析的基础上,结合普通麻花钻的几何结构,研究了轴向振动钻削情况下振动参数对主切削刃和横刃工作角度的影响规律,然后进行了硬铝(2Al2)的低频轴向振动钻削试验,并对试验中的钻削力和孔径尺寸进行了测量.研究结果表明:低频振动钻削时,轴向振动能够优化钻尖的工作角度、改善切削状况,从而减小了最大横向力,提高了内孔尺寸精度.     

GFRP低频轴向振动制孔的钻削力特性和套料钻磨损分析

GFRP的套孔钻削过程中极易产生分层、撕裂等加工损伤,其与轴向钻削力直接相关。为提高GFRP的制孔质量,采用新型金刚石薄壁套料钻,结合低频轴向振动加工技术,建立单颗磨粒的运动学模型和动力学模型,试验研究GFRP制孔中的轴向力变化规律,并对套料钻的烧焦概率、自动落料率进行分析。结果表明：对比常规钻削,低频振动钻削时的瞬时进给量和轴向力比常规钻削时的大,且随着振幅的增加,轴向力也随之增大;低频振动钻削和常规钻削时的轴向力皆随进给速度的增加而增大,随主轴转速的升高而降低。同时,低频振动钻削时磨粒间断性地参与钻削,大大降低了套料钻的烧焦概率,提高了其自动落料率,自动落料率高达88.24%,可实现GFRP的连续批量制孔。     

基于传递函数辨识的超声辅助微钻削轴向力动态模型

超声辅助微钻削过程中的动态钻削力严重影响刀具磨损以及微孔质量。通过建立动态钻削力模型,对超声辅助微钻削过程中的钻削力进行预测与控制,以达到提高刀具寿命以及微孔质量的目的。提出一种基于传递函数辨识的轴向力动态模型建立方法。在UAMD中,根据不同进给量时的钻削参数得到轴向力时间响应参数;通过系统辨识的方法对钻削系统进行建模,得到轴向力的原始传递函数模型;根据初步验证的结果和对传递函数频域的分析,采用多项式拟合的方法对模型的极点和增益进行修正;将优化后的数学模型转化为状态空间,得到超声辅助微钻削的轴向力动态响应模型。实验结果表明：优化后的动态模型与实验轴向力的时域响应吻合程度高。     

新型可换头钻头切削性能的研究与试验验证

采用金属加工有限元分析软件AdvantEdge FEM对新型可换头钻头的钻削过程进行了研究,建立了钻头的有限元分析模型;通过正交试验法和单因素分析法探究了钻削过程中轴向力、扭矩和钻削温度随钻削用量改变的变化规律。为验证仿真分析的可行性与准确性,在数控加工中心进行钻削加工实验,将实验数据与仿真数据进行对比,其结论具有较好的一致性。     

纵-扭超声磨削氧化锆陶瓷磨削力仿真分析

为揭示纵-扭超声振动对磨削氧化锆陶瓷磨削力的影响,分析纵-扭超声磨削（L-TUG）运动特性,利用ABAQUS开展单颗金刚石磨粒划擦氧化锆仿真模拟,并进行单磨粒磨削氧化锆试验验证。在此基础上,分析仿真条件下普通磨削（OG）与L-TUG材料表面应力的差异性;探讨磨削表征参数对L-TUG磨削力的影响规律。结果表明：OG与L-TUG磨削力仿真结果和试验结果吻合度较高,验证了仿真模拟的可行性;与OG相比,超声振动能够有效降低材料表面磨削应力;在相同表征参数下,整体上L-TUG轴向力始终大于法向力,且对轴向力与法向力的影响程度和变化趋势呈现不同的规律性。     

和田玉超声波振动深孔钻削特性分析

基于和田玉超声波振动深孔加工工作和结构原理,构建和田玉超声波振动深孔钻削模型;通过和田玉超声波振动深孔钻削模型分别建立和田玉超声波振动深孔钻削钻削厚度和钻削动力学模型,通过分析计算结果,钻头在一个圆周内的钻削过程中出现空钻现象,出现空钻现象与钻削进给量参数与振动的振幅有关系,钻削进给量小于振动的振幅就会出现空钻现象;振幅的损失量与超声振动钻削系统的刚度有密切关系;在保持阻尼不变的情况下,系统刚度值减小,则振幅损失增大。     

金和田青玉超声波振动深孔钻削试验研究

基于和田玉特殊的物理性能,采用金刚砂钻头和高速钢麻花钻在附加超声波振动和不附加超声波振动的条件下进行了和田青玉的钻削试验,在加工工件的刀具损坏、出口毛刺、孔表面微观质量3个方面进行对比分析,超声振动波钻削能获得更好的加工质量和效率,并能减少刀具的磨损和破坏,为和田玉精密加工提供了一种新的深孔加工工艺方法。     

超声振动钻削小深孔实验研究

对超声振动钻削小深孔进行了实验研究,分析了小深孔的定位精度、直线度和加工效率.结果显示,该工艺方法能大幅提高小深孔的加工精度和效率,很好地解决了小深孔加工中存在的难题.     

SiC/GFRP复合装甲超声辅助制孔技术研究

针对新型轻质陶瓷材料为核心的高性能复合装甲在常规加工过程中质量差等问题,对SiC/GFRP复合装甲进行超声振动辅助制孔加工技术研究,通过改变机床主轴转速、进给速度等加工工艺参数,探究钻削力的变化。结果表明：提高主轴转速或降低进给速度,可有效减小钻削轴向力;超声振动辅助提高了制孔表面完整性,能显著改善制孔质量。     

Ultrasonic deep hole drilling in electrolytic copper ECu 57

At present the machining of highly ductile electrolytic copper ECu 57 with gun drills is carried out at very low feed values, as the material tends to form very long and unfavourable chips. In addition, high frictional forces on the guide rails cause high torsional strain on the gun drill. This paper first reports on the results of ultrasonically assisted deep hole drilling in ECu 57 with tools of 5 mm diameter. The actuator system for exciting axial vibrations in the ultrasonic range is described and experimental results which were obtained from cutting tests are reported. Particular emphasis is put on the improvements compared with the conventional drilling technology without superimposed vibrations. The effect of different input amplitudes is investigated in detail. The performance criteria are drilling moment, surface quality, chip form as well as the surface zone. By optimising the vibration amplitude, cutting speed and feed, the machining result was improved compared with conventional machining, and at the same time the stability of the machining process was simultaneously increased.     

大厚径碳纤维复合材料三维钻削有限元仿真及试验研究

针对CR929远程宽体客机承力构件制孔出口分层缺陷预测难、制孔载荷预测试验成本高等问题,开展大孔径碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)三维钻削仿真及试验研究。首先基于ABAQUS用户自定义子程序接口,利用Fortran语言编写CFRP宏观力学本构模型;随后建立大孔径CFRP三维钻削仿真过程有限元模型,并验证其正确性;最后利用有限元模型预测不同加工参数下的制孔轴向力、扭矩及出口分层损伤。研究结果表明:基于三维实体单元建模的复合材料,三维钻削有限元仿真模型可以可靠地预测制孔过程中的轴向力、扭矩。在CFRP出口处嵌入黏结单元可以预测制孔出口分层的形状。在相同工艺参数条件下, 制孔的轴向力、扭矩、出口分层的仿真预测与试验结果最大相对误差分别为15.0%、19.0%、12.4%。