基于AdvantEdge FEM超声轴向振动微孔钻削仿真研究

在金属切削基本理论基础上,建立了超声振动钻削数学模型,基于有限元软件Third Wave Systems AdvantEdge FEM对超声轴向振动钻削过程进行有限元仿真,用Tecplot软件绘制了钻头和工件的应力曲线图和温度曲线图,主要分析了刀具和工件切削力和切削温度的变化规律。仿真结果表明在钻入一定深度后,轴向切削力在某个值上下振荡呈周期性变化,这一特性使超声轴向振动钻削从根本上改变了钻削机理,使其与传统钻削相比具有巨大的优势。研究结果对轴向振动钻削机理的研究具有一定参考意义。     

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。     

阶跃式多元变参数振动钻削的动态轴向力、扭矩及加工精度分析

针对叠层复合材料的微小孔加工,提出阶跃式多元变参数振动钻模型。按照双刃针斜角切削理论和单刃正交切削理论,分别把钻头主切削刃和副刃分解成一系列微小双刃动态斜角切削单元,把横刃分解成一系列微小单刃动态正交切削单元,从而建立了振动钻削叠层复合材料7个区段的动态轴向力和扭矩的理论公式,并以入钻定位误差,孔扩量,出口毛刺高度作为钻削过程质量评价指标进行了试验优化分析,结果表明,阶跃式多元变参数振动钻削显著提高了叠层复合材料的微小孔加工精度。     

车用TiC4板超声振动辅助钻削动力学及钻孔过程试验

为了提高汽车轻量化所用钛合金的钻削质量,以TiC4合金板为例,开展超声振动辅助钻削动力学及钻孔过程试验研究。构建了动力学模型并完成各项参数的估计,完成模型的超声振动测试。动力学试验结果表明：当系统到达钻削阶段时,形成了相应的倍频。钻头除了存在沿自身匀速旋转运动以外,还沿进给方向形成了明显的简谐激振力,从而产生了而具有周期性的切削厚度。按照设定进给速度与主轴转速参数,对钛合金工件实施钻孔测试。钻孔试验结果表明：设置轴向振动之后,轴向力明显的下降,且变化更为平稳。超声振动方式能够增强钻头切削能力,促进断屑并快速排出,由此获得稳定的钻削效果。该研究对提高钛合金板的钻削质量具有很好的实际应用价值,易于推广实现。     

TC4钛合金微孔加工钻削力的仿真与试验研究

通过对TC4钛板上钻削?0.1mm微孔的研究,建立了一种能够精确预测钻头所受钻削力的切削力模型。利用解析法分别将主切削刃和横刃离散成一系列斜角切削单元和直角切削单元;应用Deform软件,并充分考虑微细加工中特有的尺寸效应,模拟出每个单元所受的力;建立切削单元的局部坐标系与整个钻头的整体坐标系,将每个切削单元所受的力转化为整个钻头所受的力,进而求出整个钻头的轴向力与扭矩。通过多组工艺参数的仿真与实验,表明该切削力模型能够比较精确地测出微钻削过程中的钻削力。     

钻头几何参数对低频振动钻削CFRP/钛合金叠层材料钻削轴向力及温度的影响

通过开展低频振动钻削叠层材料单因素试验,研究了刀具的顶角、螺旋角和后角对钻削轴向力及温度的影响。结果表明:钻头顶角越大,轴向力越大,螺旋角的变化对钻削CFRP层轴向力影响较小;在钻削钛合金层时,轴向力随着螺旋角的增大呈先下降后上升的趋势,钻头后角越小,轴向力越大;钻头几何参数对钻削温度的影响可以忽略,得出较为适合CFRP/钛合金叠层材料振动制孔的钻头几何参数为顶角120°、螺旋角25°、后角20°。     

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.     

基于轴向位置的振动钻削切削力计算

轴向振动钻削提高了难加工材料的加工性能,但是至今还没有一套成熟的理论体系,能系统说明振动过程机理,对切削力的公式也没有形成一致的观点和方法。本文通过对轴向振动钻削工艺参数分析的基础上,对实际钻削加工区段分两部分进行计算,并利用轴向位置方法,建立了一套可以针对不同材料加工要求的瞬时切削力与各参数的关系模型。     

柴油机喷油嘴喷孔钻削有限元仿真研究

喷油嘴是柴油机高压共轨系统中的重要组成部分,喷油嘴喷孔的加工质量对于柴油机的性能有着很大的影响。针对钻削加工中无法实时观测钻头及钻屑状态的问题,采用通过Third Wave公司的金属切削专业有限元分析软件AdvantEdge仿真模拟了钻头的钻削过程,通过仿真钻削试验的轴向力和切屑来验证模型的有效性,进行多变量正交切削试验,分析喷油嘴钻削加工工艺参数对切削力的影响,并验证了优化设计得到的喷油嘴钻削加工工艺参数为最优组合。     

轴向振动钻削切削力的分析

振动切削是近年来发展起来的一种新型加工技术。文中对振动钻削的特点进行了综述，并引用了超低频振动钻削这一概念，对轴向振动钻孔切削力进行了系统研究，给出了瞬时进给量和瞬时切削力的理论表达式，并对影响切削力的切削速度、振动频率、振幅、进给量和频转比等各参数进行了分析，得出进给量、振幅和频转比对切削力的影响也很大，而切削速度和振动频率对切削力的影响就较小。     

基于轴向位置的振动钻削参数计算

从切削刃上任一点的当前轴向位置出发,比较在此圆周位置上,以前若干转每转同一切削点的轴向位置,判断刀具是否处于切削状态,通过逐个位置计算,从而可以方便地找到切入切出点;再根据切削时该位置本次切削点与以前同位置刀刃可能轨迹间的最小值,即本次切削的轴向尺寸,进而可求出切削面积及切削力,为进一步的振动钻削参数计算及仿真提供条件。     

基于力信号的低频振动制孔刀具磨损状态分析

为分析碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)/钛合金(TC4)叠层材料低频振动制孔工艺下刀具磨损状态,开展基于切削力信号的制孔刀具磨损状态研究.通过采集CFRP/TC4叠层材料低频振动制孔过程中的切削力信号,进行时域和频域分析,探讨各信号特征量与刀具磨损状态之间的联系.研究结果表明:CFRP/TC4叠层材料低频振动制孔轴...     

高温合金振动钻削断屑实验研究及机理分析

对振动钻削理论进行了分析,建立了振动钻削时断屑的数学模型,利用自制的振动钻削实验装置,采用不同的振动钻削参数进行高温合金振动钻削试验,对轴向振动钻削的断屑效果以及轴向钻削力和扭矩进行了研究,分析了各加工参数对加工过程的影响,发现振动钻削力随钻削参数的变化比较平稳,在大进给量或高转速状态下,振动钻削的钻削力比普通钻削力小得多。通过比较振动钻削与普通钻削所得切屑可知:振动钻削有利于断屑,切屑体积小,排屑顺畅。     

超声振动辅助钻削技术综述

麻花钻钻孔是机械加工领域最为常用的孔加工方法。传统麻花钻钻孔加工中,特别是对一些难加工材料进行钻孔加工时,存在轴向力大、表面质量差等诸多问题。超声振动辅助钻削属于振动钻削技术的一种,即在钻孔过程中在麻花钻上施加大于15 kHz的高频振动,钻头的周期性振动改善了切削刃工作状况,可在一定程度上解决难加工材料制孔难题。介绍超声振动辅助钻削技术的分类、技术特点和系统组成的基础上,从动力学研究、振动断屑理论研究、切削力研究、精度及加工质量研究、在新材料上的应用和超声振动钻削装置六个方面论述了超声振动辅助钻削理论和技术的国内外研究进展。基于超声振动辅助钻削技术的发展现状,结合航空航天等领域难加工材料制孔技术的需求,从理论研究、超声振动系统开发完善、新材料工艺研究、专用超声辅助钻削机床开发以及超声振动辅助加工规范标准制定等方面指出了现有研究和应用中存在的问题并对未来发展趋势做以展望。     

STUDY ON ULTRASONIC VIBRATION DRILLING IN CARBON FIBER REINFORCED POLYMERS

ＳＴＵＤＹＯＮＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＶＩＢＲＡＴＩＯＮＤＲＩＬＬＩＮＧＩＮＣＡＲＢＯＮＦＩＢＥＲＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤＰＯＬＹＭＥＲＳＺｈａｎｇＱｉｘｉｎ；ＳｕｎＳｈｉｙｕ（ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＦａｃｔｏｒｙ５２９，Ｂｅ...     

复杂零件切削过程物理仿真的实现方法

提出一种可对复杂零件在切削加工过程中的物理特征进行仿真的有效方法。该方法将复杂的切削过程抽象为二维切削模型,利用专用切削仿真软件进行建模计算,以获得切削力、切削温度数据,利用通用有限元软件对零件和刀具三维实体在切削力、切削热作用下的状态进行仿真,从而实现了复杂零件切削过程的物理仿真。以磁盘驱动架零件为例,介绍了仿真的实现流程。仿真结果对加工工艺优化具有重要的指导意义。     

钻削加工的三维建模及可视化

基于金属切削加工的有限元仿真和可视化技术,结合奥氏体不锈钢的钻削试验,对钻削加工过程进行了三维建模,对钻削条件、刀具参数与切削力、切削温度的关系进行了有限元仿真分析,并将仿真预测结果与钻削试验的实测结果进行了比较。     

小直径深孔振动钻削钻头的研究

分析了小直径深孔振动钻削对钻头的要求；设计了一种新型内排屑深孔钻头；分析了该钻头的结构和刃磨特点，进行了振动钻削试验。试验表明，合理匹配切削参数和振动参数，可实现断屑可靠且排屑顺畅，能钻出尺寸精度高、表面粗糙度参数值小、直线度较高的深孔。分析了用新型钻头进行振动钻削提高工艺效果的原因，表明该种钻头具有良好的工艺性能。