深孔钻削的有限元仿真分析

在机械制造业中,孔加工是一大难点,深孔加工又是最困难的一种.为预测和深入研究深孔加工过程中钻削用量的变化对钻削力大小的影响,使用Pro/Engineer软件对BTA内排屑深孔钻建立3D实体模型,基于Deform 3D软件形成有限元模型,并对钻削过程中的钻削力进行仿真研究.动态模拟了BTA内排屑深孔钻钻削过程中切屑的成形过程,获得了加工过程中的连续切屑,并分析预测了加工过程中刀具所受的扭矩和轴向力.结果表明,扭矩和轴向力均随BTA内排屑深孔钻直径的增加而增大,随进给量的减小而降低.     

难加工材料枪钻加工技术研究

深孔加工是机械加工领域的重要分支,在钛合金、沉淀硬化不锈钢等难加工材料的深孔加工过程中,存在加工表面质量差、刀具崩刃、磨损严重和断屑排屑困难等问题。枪钻是深孔加工领域发展最早、应用范围最广的深孔加工刀具之一,其几何结构特殊,在深孔加工中具有加工质量好、效率高、直线度好等特点。本文介绍了枪钻的主要结构及受力情况,分析了枪钻的切削加工过程及其断屑条件,通过对切屑、切削力和切削温度的研究,得到了刀具、工艺参数以及切屑对加工质量和刀具磨损的影响规律。最后以两种典型的难加工材料为代表,分析了难加工材料深孔加工的特点。研究结果对难加工材料的枪钻深孔加工具有重要的指导意义。     

加工银铜合金枪钻切削参数优化

铜合金具有优良的延展性和韧性,钻削加工时产生的切屑很难折断,不易排出,对深孔加工来说是典型的难加工材料。国内某发动机有限公司零部件生产线采用枪钻加工银铜合金深孔,针对加工中出现的断屑困难问题,本文通过优化切削参数,解决了刀具加工中断屑排屑困难问题,并总结出切削参数与切屑形状的关系,为银铜合金深孔加工参数选择提供参考。。     

基于Deform-3D的单刃内排屑刀具钻削仿真研究

针对某航空液压伺服阀芯的内孔难加工问题,设计了一款直径0.85mm的单刃内排屑深孔钻,并使用Deform-3D软件进行加工过程的仿真模拟,对不同工艺参数下的轴向力、扭矩和切削温度进行对比分析。仿真结果表明：转速为15000r/min时,进给量越大,加工时轴向力和扭矩越大;进给量为0.04mm/r时,转速对加工中的轴向力和扭矩影响较小;不同转速和进给量下,钻削温度在145℃～165℃之内。仿真结果可以为航空液压伺服阀芯的内孔加工工艺参数的选择提供一定参考。     

枪钻加工不锈钢深孔几何角度及切削用量的选择

<正>1引言在深孔加工中,具有良好机械性能、抗腐蚀、抗磁性、抗高温氧化性的特殊材料越来越多,如不锈钢、钛合金、高温合金等。这些材料的切削都比较困难,深孔加工就更加困难。一般情况下深孔加工选择用枪钻,排屑和冷却是加工的关键。枪钻在钻削过程中产生的切屑形状与被加工材料息息相关。如果产生的切屑形状不好,无法顺利排出,则会造成缠屑、堵屑、枪钻磨损严重、甚至会造成枪钻断头等严重后果。因此,解决好切屑形状能使深孔加工取得     

基于Deform-3D的准干式深孔钻削有限元分析

采用Deform-3D有限元分析软件对准干式BTA单刃内排屑深孔钻钻削做了仿真研究。应用Deform-3D软件设置模拟参数为干式钻削,在不同的切削用量情况下对切削力的大小、刀具磨损以及切削温度场进行了仿真分析,讨论了断屑的发生位置以及分屑的形成过程,为准干式深孔加工的切削参数和刀具参数进一步的优化提供了依据。     

钛合金旋转超声辅助钻削的钻削力和切屑研究

针对难加工材料钛合金在采用普通麻花钻传统钻削过程中存在钻削力和扭矩较大使得钻孔困难,刀具使用寿命低,连续长切屑易缠绕刀具、划伤孔加工表面、增大刀具-切屑-工件孔壁之间的摩擦以及排屑差引起堵屑和卡刀具的问题,引入一种新刃型刀具（即八面钻）,并结合超声振动钻削技术,进行了钛合金旋转超声辅助钻削试验。分析了旋转超声辅助钻削和普通钻削中切屑形成原理,采用文中所设计的旋转超声振动钻削主轴结合BV100立式加工中心平台、测力系统和非接触激光测量系统进行了无冷却条件下基于八面钻的钛合金旋转超声辅助钻削和普通钻削试验以及钻削力、扭矩和切屑形态的研究。试验结果表明：相比于普通钻削,超声钻削明显降低钻削力和扭矩分别为19.07%~20.09%和31.66%~34.3%,明显增强了钻头横刃和主切削刃的切削能力,获得了良好的断屑和排屑效果,提高了切削过程的稳定性,能够极大改善钛合金钻孔过程钻削困难、刀具使用寿命低和孔加工质量差的问题。     

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。     

枪钻加工过程分析

在金属深孔加工中,排屑及刀具寿命一直是难题,枪钻作为深孔加工的刀具之一,其切削刃参数及断屑排屑能力是影响枪钻使用寿命的主要因素.通过对硬质合金枪钻钻头部分受力、断屑机理以及切削液供给的分析,提出合理的参数,改善枪钻切削条件.     

基于Deform-3D准干式深孔BTA刀具钻削的仿真研究

采用Deform-3D有限元分析软件对准干式单刃内排屑BTA钻削做了仿真研究。应用Deform-3D软件设置模拟参数为干式钻削,在不同的切削用量情况下对切削力的大小、刀具磨损以及切削温度场进行了仿真分析,讨论了断屑判据以及分屑的形成过程,为准干式深孔加工的切削参数和刀具参数的进一步优化提供了依据。     

BTA深孔钻削EA4T钢的屑形研究

通过深孔钻床加工同批次空心车轴试验,研究错齿BTA深孔钻在不同切削参数(切削速度、进给量、切削液流量及压力)下的切屑形态对排屑效果的影响。由试验可知:当切削速度为80m/min、刀具进给量为0.2mm/r、切削液压力达到2.8MPa、切削液流量控制在90L/min时,加工后所产生的C形屑是深孔钻削排屑过程中的理想屑形。     

45钢深孔枪钻切削试验与切屑形态分析

切屑形态对枪钻深孔加工中孔成型精度影响极大,钻尖切屑易堵塞在V型排屑槽中或缠绕在钻头上,合理的断屑和排屑是保证加工顺利进行的前提。选用硬质合金枪钻对45钢进行深孔加工试验,采用单因素试验法研究切削速度和进给量对切屑形态的影响规律。试验表明:切削速度较低时,主要为带状切屑;切削速度较高时,主要为单元切屑;当切削速度保持不变时,随着进给量的增大,切屑的主要形状从长带状向单元切屑逐渐转变;当进给量保持不变时,随着切削速度的增大,切屑尺寸从大变小再变大。     

不同条件下的正交切削温度场的数值分析

建立正交切削加工过程中的传热数学模型,基于Lagrange描述法和有限元法对正交切削的温度场进行数值计算,应用Deform有限元分析软件对不同加工材料、不同切削前角以及不同切削参数下的切削过程进行仿真,得出影响温度场的变化规律.研究结果表明,切削过程的热量主要由材料的塑性变形和切屑与刀具的摩擦产生的,在不改变材料属性的前提下,通过调整切削参数和刀具的形状来降低切削过程的温度,并给出具体刀具前角大小的温度影响分布曲线,为切削加工过程的优化提供参考依据.     

基于ABAQUS的小孔钻削加工仿真

研究了小孔径深孔钻削加工过程中切削参数对零件变形及残余应力的影响,旨在获得不同切削参数下切削力和残余应力的变化规律。对钻削加工工艺分析的基础上,利用 ABAQUS有限元仿真软件,选择合适的材料模型和失效准则,设定多组切削参数,建立零件的三维钻削模型进行仿真。结果表明,根据仿真结果可优选合适的切削参数,并预测切削力,这为钻削的实际生产提供更直接的理论依据。     

Ti6Al4V钛合金枪钻加工的切削力试验研究

钛合金在深孔加工过程中存在刀具磨损严重和加工表面质量差等问题。本文采用整体硬质合金单刃枪钻作为深孔加工刀具,通过对刀具结构的分析和对Ti6Al4V钛合金深孔钻削的切削力试验研究,得到工艺参数对切削力的影响规律,结合制孔的表面粗糙度,优化了钛合金枪钻加工工艺参数。同时,通过刀具的磨损分析得到了钛合金枪钻加工过程中刀具的主要磨损形式。     

基于ANSYS/LS-DYNA钻削过程的数值仿真

制孔工序是飞机结构装配中一个非常重要的环节。根据飞机薄壁结构零件钻孔工序,建立麻花钻钻削加工过程有限元仿真模型,采用通用显式动力分析程序LS-DYNA对钻削加工过程进行三维数值仿真研究。仿真动态模拟了钻削加工时钻屑和毛刺的生成过程,获得了螺旋钻屑;提取并分析了钻削轴向钻削力特征;采用直接热力耦合有限元方法分析了加工过程中刀具和工件间摩擦热的产生及钻削温度的瞬态分布。仿真结果表明,钻削毛刺在钻入和钻出都有可能产生,且钻出毛刺大于钻入毛刺。仿真得到的轴向钻削力与理论相符。     

Study on mechanism of chip formation during high-speed milling of alloy cast iron

By adopting an equivalent geometry model of chip, a finite element model was developed to study the mechanism of chip formation during high-speed milling of alloy cast iron. Several key technologies such as material constitutive model, friction model, chip separation criteria, chip damage criteria, heat dissipation, and transfer were implemented to improve the accuracy of finite element simulation. Saw-tooth chip of alloy cast iron was observed. The chip shape and cutting force agreed well with experimental results. The simulation results show that the maximum cutting temperature produced with appearance of saw-tooth chip crack, and it is located on the chip-tool contact surface. The saw-tooth chip is caused by double actions of thermoplastic instability and plastic instability. The chip saw-tooth degree decreases when increasing the rotating speed, while it increases when increasing the feed speed. This work provides a useful understanding for chip formation process and helps to optimize machining parameters and process of high-speed milling of alloy cast iron.     

GH4169高温合金薄壁钻削加工钻削力的仿真研究

GH4169高温合金薄壁钻孔与常规的高温合金厚壁钻孔相比有其特殊性,应用有限元分析软件对硬质合金钻头钻削镍基高温合金平板薄壁件的动态过程进行建模,总结钻削过程中钻削力的变化特点以及进给量和钻削速度对钻削力的影响。研究结果表明:当钻尖高度大于薄壁件厚度时,根据钻头与薄壁件的相对位置,可将钻削过程分为三个阶段,在不同阶段钻削力变化特点不同;轴向力和扭矩随着钻削速度的增加而增加,但轴向力增加幅度不大;轴向力和扭矩均随着进给量的增大而明显增大;进给量对钻削力和扭矩的影响较钻削速度明显。     

高速切削过程有限元分析的研究进展

大量的研究成果表明:有限元模拟作为研究高速切削机理的一种有效手段,已被广泛用于高速切削过程分析。综述高速切削中锯齿状切屑形成机理、切削过程中的物理量(切削力、切削温度,刀具磨损)及表面质量等方面的有限元分析的研究现状。展望高速切削有限元模拟分析的发展方向。