304不锈钢的超声振动辅助微孔钻削试验研究

通过304不锈钢的100μm微孔超声辅助钻削试验,研究了超声振动辅助钻削的理论未变形钻削厚度,钻削轴向力与加工参数的关系,孔壁的表面质量,微孔入口处的毛刺以及加工后钻头刃部的状态,结果表明:超声振动辅助钻削在入钻后为连续切削;超声振动辅助可以明显改善微孔表面质量和入口处毛刺的尺寸,减小钻头刃部积屑馏的形成;钻削轴向力随进给速度和单次钻削深度的增加而增大,随主轴转速的升高而减小。     

轴向低频振动辅助皮质骨钻削的钻削力和温升

为了研究轴向低频振动钻削方式在皮质骨钻削中对钻削力和温升的影响,基于一种自主研发的低频振动钻削设备,对常规和轴向低频振动辅助皮质骨钻削的钻削力和温升进行了实验,建立了钻削力和产热速率模型.实验结果表明:轴向低频振动钻削方式的进给力和转矩明显减小,温升降低了3～5℃;通过统计方法确定主轴转速是影响钻削力和温升的最显著因素...     

碳纤维增强复合材料纵扭复合超声振动钻削试验

碳纤维增强复合材料(CFRP)以其优越的性能被广泛应用于航空航天领域,然而其作为典型难加工材料,采用传统钻削加工时极易出现毛刺、撕裂、分层及加工表面质量差等现象,严重制约了CFRP的应用。采用纵扭复合超声振动钻削和普通钻削两种钻削方式加工CFRP板材,对比了两种钻削方式下的轴向力、扭矩及钻孔质量,研究了单向型和编织型CFRP板材的钻削轴向力特性,分析了转速、进给速度对钻削轴向力的影响规律。试验表明:纵扭复合超声振动辅助钻削可以更加有效切削CFRP,降低轴向力和扭矩,降低撕裂因子,抑制分层现象;钻削轴向力随着进给速度提高而增大,随着钻速的提高而降低,且当Vc/Vf增大时,钻削轴向力随之下降,试验拟合得到轴向力经验公式。     

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。     

轴向低频振动对皮质骨钻削进给力的影响试验与分析

为了研究轴向低频振动辅助钻削方式在皮质骨钻削过程中对进给力的影响,对全钻头和横刃部分进给力进行了对比试验,并对切削刃切削单元的运动学和瞬时加工过程进行了分析。对比试验结果表明：在相同的钻削参数下,与常规方式相比,轴向低频振动钻削方式的全钻头进给力最大可减小约60%,横刃部分进给力可减小60%～80%。依据运动学分析和典型骨屑形态对比可以得出：在特定的钻削参数和振动参数配合下,轴向低频振动钻削方式可以实现钻头-工件周期性分离运动,显著影响瞬态加工过程,是进给力显著减小的主要原因之一。     

振动钻削中轴向平均切削力的理论研究

振动钻削特殊的切削机理能显著降低钻削过程中的切削力。通过分析振动钻削过程中的钻头运动,推导了钻头在切削过程中所受轴向平均切削力的理论计算公式,并据此对振动钻削过程中切削参数和振动参数对轴向平均切削力的影响进行了定性分析。     

工作台振动钻削的初步试验研究

与常见的刀具振动钻削不同,介绍了一个实现轴向振动的工作台。轴向振动工作台可以带动工件实现轴向振动,在钻削过程中,通过改变振动频率,进行了振动钻削硬铝试验。试验现象显示：振动钻削的工件断屑效果有明显的改善,进出口的毛刺尺寸有所变化,孔的表面粗糙度Ra值可达到5.9μm。     

轴向振动钻削工艺效果试验

利用自制的压电式振动台,驱动工件正弦振动,进行了硬铝和不锈钢的轴向振动钻削试验,对轴向振动钻削的断屑效果、尺寸精度以及孔出口毛刺进行了试验研究和理论分析。与普通钻削相比,由于轴向振动钻削具有良好的断屑排屑条件、较高的入钻定位精度和切削液作用效果,因此它能够有效地改善断屑效果、提高尺寸精度、减小孔出口毛刺。     

轴向振动钻削的断屑机理研究

在对钻削加工的断屑方式简要分析的基础上,基于轴向振动钻削的变厚切削特性,分析了轴向振动钻削实现可靠断屑的内在实质,并进行了相应的试验验证.研究结果表明:与普通钻削相比,轴向振动钻削轴向瞬时切削厚度周期变化,具有变厚切削特性;通过合理选择工艺参数,可以使振动钻削过程实现几何断屑,从而保证了切屑的顺利折断.     

CFRP圆管表层纤维铺向对钻削质量的影响研究

由碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）制成的圆管在钻削加工时，圆管表面与刀具相交形成相贯线形式孔边缘轮廓，随着刀具切削刃旋转至轮廓较低点过程中被切削材料的减少，切削刃外缘处从材料中切出，纤维在切削速度方向上为无未切削材料支撑的弱约束状态；随着切削刃旋转至较高点过程中被切削材料的增多，切削刃外缘处又切入材料，切削厚度的增加将带来更大的切削力，纤维与树脂基体之间更易开裂。文中对CFRP圆管钻削过程中切削刃切入、切出过程进行分析，得到其对入口、出口损伤的影响规律，通过实验分析了钻削具有不同表层铺层方向的CFRP圆管中切入、切出过程对入口、出口损伤的影响程度。结果表明，在钻削入口处曲面特征下切削刃切入、切出不同纤维铺向条件下的纤维时，产生损伤的角度范围与损伤面积均会增加，与切出过程相比，切入过程会造成更严重的毛刺、撕裂损伤。钻削出口处CFRP圆管的曲面特征对分层损伤并无显著影响。