麻花钻几何参数对不锈钢钻削性能影响的研究

采用ProE和Deform-3D软件分析了影响麻花钻钻411性能关健的几何参数,主要研究麻花钻横刃和顶角对不锈钢钻削过程中切削力、扭矩、刀具磨损的影响.介绍了缩短横刃长度和采用S形横刃螺旋面钻尖对不锈钢钻削力和扭矩的影响.重点分析了顶角影响主切削刃的长度、单位刃长的切削负荷、切削层中切削宽度与切削厚度的比例、切削中轴向力与扭矩、切屑形成与排屑情况.对于在钻削中,如何提高钻头的寿命,提高钻削加工的生产率和孔的加工质量具有重要的指导意义.     

基于回归模型的钻削力组成定量测试研究

在本研究中,以轴向切削力Fz为例,通过特殊的试验设计(DOE),将钻削过程简化成定位、切入和正常切削3个阶段,并对切入过程进行等分处理,获得不同轴向切削深度h时的轴向切削力数值,采用相关和回归分析方法,获得经F-检验(显著水平α=0.01)的回归方程,其截距b0为横刃产生的轴向切削力Fch,系数b1为主切削刃产生的轴向切削力Fma。正常切削阶段与主切削刃完全切入时的轴向切削力之差ΔFz即为副切削刃产生的轴向切削力Fmi。在本次测试中,横刃轴向切削力Fch=263.49 N,主切削刃轴向切削力Fma=412.74 N,副切削刃轴向切削力Fmi=108.16 N,分别占比33%、53%和14%。     

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.     

刀具角度的作用

无论用于何种加工,刀具都有三个主要角度：前角、切入角和后角。其作用如下：①前角：影响切削力、切削刃强度和切屑流动杼陛;②切入角（导程角）：控制切削力的方向,有效减薄切屑,保护切削刃最薄弱的部位;③后角：确保刀具切削时不会与工件发生摩擦。     

加工奥氏体不锈钢用钻头微观几何形状和涂层的优化

钻削奥氏体不锈钢的效果，除了与切削刃几何形状有关外，还与刀具涂层有关。 钻头的微观几何形状显著影响钻削效果 带有各种标准横刃修磨几何形状的麻花钻即将过时，取而代之的将是具有各种不同切削刃微观几何形状的钻头。在本研究中，试验钻头的刃口倒圆半径大致在7～14μm之间，其中有3支钻头在前刀面上增加了0．1mm的倒棱.     

前后刀面微织构铣削镍基合金的切削力研究

为了提高刀具对难加工材料的切削加工性能,降低切削力,延长刀具寿命,采用激光加工技术在TiAlN涂层刀具前、后刀面上制备出平行于主切削刃的沟槽型织构,对比研究变切削参数条件下铣削镍基合金的切削力变化情况。结果表明:在低转速、小吃刀量、低进给速度情况下,后刀面织构刀具的切削力小于前刀面织构刀具;背吃刀量对前刀面织构刀具的切削力增幅影响最大;主轴转速对后刀面织构刀具的切削力增幅影响最大。     

刀片槽型对GH4169车削寿命的影响

本文从刀片槽型结构出发,通过调节刃带宽度和刀具前角设计四款不同槽型刀片,对GH4169进行车削试验。通过测力仪(Kistler 5070)测量刀片切削力和超景深显微镜(Easson)观察刀具的磨损形貌,分析刀片的受力曲线和磨损曲线。试验表明:切削速度在45~85 m/min范围内,随着切削速度的增加,不同槽型刀片切削力都是先增大后减小;相同参数条件下,刀片槽型前角越大,剪切变形减小,受力越小;切削速度较低时,3°~15°前角范围内,刀具刃口强度好的刀片寿命好;切削速度较高时,通过增大第一前角和切削刃强度有助于提高刀具寿命;切削速度45 m/min时,刃口强度好的SNR1槽型切削寿命好;切削速度65 m/min,槽型最锋利且有加强筋强化切削刃的SNR4槽型切削寿命好;切削速度85 m/min,刃口强度和前角都较大的SNR2槽型切削寿命好。在本文切削速度范围内,SNR2能较好的满足使用要求。     

高温合金切削刀具表面凹槽织构参数的优化研究

为获得切削性能优异的镍基高温合金专用切削刀具,采用有限元仿真和切削试验研究车刀前、后刀面直线型织构凹槽的织构角度、凹槽间距和凹槽宽度对镍基高温合金GH4169切削过程中切削力和切削温度的影响规律。仿真结果表明:前刀面织构能降低刀具切削力和切削温度;与织构间距和凹槽宽度相比,凹槽织构的角度对刀具切削力和切削温度的影响更显著;当在刀具前刀面平行主切削刃建立凹槽状织构,织构间距60μm、凹槽宽度20μm时,切削力较低,切削温度最低。同时,切削试验显示平行于切削刃的织构刀具耐磨损性能和切削寿命均最好。织构刀具的工作寿命相比于无织构刀具提升了66.7%。     

钻尖结构对碳纤维复合材料制孔质量的影响

碳纤维复合材料在钻削加工中,容易产生毛刺、撕裂等缺陷。本文采用直径为6 mm的硬质合金钻头开展T300及T700碳纤维复合材料的钻削试验,研究钻头螺旋角、刃形和横刃结构对制孔质量的影响。研究结果表明:采用小进给量时,对孔出口质量影响程度最大的是刃型,而螺旋角和横刃的影响很小;采用大进给量时,对孔出口质量影响最大的是螺旋角,其次是刃型,横刃影响最小;直刃口钻头加工的孔出口质量明显优于凸刃口钻头;大螺旋角略优于小螺旋角;有无横刃的孔出口质量对比差异不显著。     

基于新型改进钻尖的高锰钢钻削功率的实验研究

高锰钢在加工过程中,塑性变形大,加工硬化现象严重,因此钻削加工高锰钢一直是机械加工行业中的难点。在钻削高锰钢的过程中,会产生极大的切削力,会大大消耗机床的功率。通过对钻削加工用硬质合金钻头的几何参数进行改进,主要是对主切削刃前角、外缘转点以及横刃进行改进,达到降低钻削功率的目的,同时,利用多元线性回归理论,得出基于实验数据的多元回归钻削功率的数学模型,从理论上证明此次刀具改进的有效性。     

大芯厚钻头横刃处参数优化实验

分析大芯厚钻头的结构特点,针对芯厚越大横刃长度越长、必须对横刃进行修磨这一特点,发现钻头的横刃修磨对其使用寿命有着重要的影响。对此进行两种不同的横刃修磨角度和两种不同的槽型的对比试验,在相同的加工参数下加工45钢,发现当钻头具有直线型刃槽型和横刃修磨角度为62°时,其综合性能相对较好。     

金刚石框架锯锯切研究(Ⅷ) --计算机模拟框架锯锯切过程

计算机模拟了在框架锯锯切过程中石材和锯片的接触面积和有效切削刃数、单个金刚石颗粒、金刚石结块和整个金刚石锯条的切削力。结果表明：在结块表面上出刃的金刚石颗粒中，只有半数金刚石颗粒在一个固定的切削区间内切削石材。金刚石在不同位置切削产生的断裂沟槽交错，形成了锯切沟槽的底部，切削力的试验结果与实际切削试验结果在数量级和变化趋势上是一致的。切削进给量和金刚石结块的切削性能是影响切削力和结块磨损的主要因素。石材和锯条结块间的最佳接触面积取决于结块间距、结块数目、结块尺寸，以及石材的长度与锯条有效切削长度之比等因素。     

基于PRO/E的标准麻花钻角度的仿真测量

标准麻花钻的几何角度参数对刀具的加工性能及使用寿命有很大的影响,所以对标准麻花钻的几何角度参数的准确测量显得十分重要。传统的几何角度参数一般是用手工计算的,比较繁琐。文章提出了一种三维仿真模型测量钻头圆周后角及直线刃主前角的方法。该仿真模型是利用三维仿真软件PRO/E所创建的,具体方法如下:首先仿真出标准麻花钻的三维模型,并使其参数化;然后利用PRO/E创建出测量模型,可以测量出在不同结构参数下,直线刃的圆周后角及其主前角;最后通过PRO/E的编程功能创建一个简单参数输入界面。通过把角度的理论计算值和软件测量值相比较,误差很小,证明此仿真测量模型具有一定的实际意义。     

单晶锗纳米切削过程应力场分布的分子动力学研究

为了进一步研究单晶锗的微纳米切削机理,首次采用分子动力学方法研究了材料原子的应力场分布以及不同刀具角度对应力分布的影响。采用近邻平均法计算了切削过程中不同时刻的hydrostatic应力和von Mises平均应力值。结果表明,在单晶锗的纳米切削过程中,最大平均应力集中于刀具尖端的亚表面区域,最大应力值为8.6Gpa。在切屑中也有很高的应力值,在4.2GPa左右。此外,刀具的角度也对应力场的分布有很大影响,绘制了不同刀具角度的切削力曲线。发现,刀具前角对切削力有显著影响。刀具采用负前角切削时切削力最大,而刀具后角对切削力没有影响,这与宏观切削理论相一致。     

夹层结构复合材料钻削试验研究

选用φ12mm高速钢麻花钻,在干切削条件下对夹层结构复合材料进行单因素钻削试验,研究钻削参数的变化对钻削轴向力的影响规律以及出口垫板对分层的影响;选用聚晶金刚石钻头,通过与高速钢麻花钻比较,研究横刃对轴向力以及分层的影响。结果表明:小进给量情况下,选择横刃小的钻头进行钻削,可以提高孔出口的加工质量。     

基于ABAQUS高速切削Ti-6Al-4V切削状态的有限元仿真

文章基于Abaqus/Explicit的Johnson-Cook材料模型以及断裂准则模拟高速正交切削Ti-6Al-4V,仿真分析了切削速度、切削深度、刀具前角变化时对平均切削力以及锯齿状切屑形态的影响.研究结果表明:切屑锯齿化程度和齿距随切削速度和切削深度的增加而增大,随前角的增加而减小.平均切削力在切削速度为60m/min-180m/min时趋于平稳,随切削深度增加而增大,随前角增大而减小.     

工艺参数对单晶硅超精密加工切削力的影响

为了了解单晶硅超精密车削过程中不同切削参数及刀具前角对切削力的影响,利用单晶金刚石车刀对单晶硅进行单因素变量超精密车削试验。试验结果表明:进给量f和切削深度a_p对X、Y、Z方向的切削力F均有增大的趋势;而在切削速度v_c增加时,各方向的F逐渐减小;切削前角减小时,切削力反而增大。通过各因素对切削力F的变化幅值可以得到,对F影响较大的参数为a_p及f。选取最佳组合参数对单晶硅进行超精密切削试验,得到极为光滑的表面。     

单晶锗纳米切削过程应力场分布的分子动力学研究（英文）

采用分子动力学方法研究了材料原子的应力场分布以及不同刀具角度对应力分布的影响。采用近邻平均法计算了切削过程中不同时刻的hydrostatic应力和von Mises平均应力值。结果表明,在单晶锗的纳米切削过程中,最大平均应力集中于刀具尖端的亚表面区域,最大应力值为8.6 GPa。在切屑中也有很高的应力值,在4.2 GPa左右。此外,刀具的角度也对应力场的分布有很大影响,绘制了不同刀具角度的切削力曲线。发现,刀具前角对切削力有显著影响。刀具采用负前角切削时切削力最大,而刀具后角对切削力没有影响,这与宏观切削理论相一致。     

微沟槽织构对切削力和表面粗糙度的影响

为研究微织构对切削过程中产生的切削力和已加工表面粗糙度的影响,在聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片前刀面制备与主切削刃平行的宽度为32.6μm的微沟槽织构。分别用微沟槽刀具和无织构刀具在主轴转速为450、500、600 r/min的条件下切削淬硬钢GCr15,分析切削力和已加工表面粗糙度。试验结果表明:微沟槽改善了刀具的切削性能,主切削力、进给力和切深力均小于无织构刀具;进给力、切深力随着主轴转速的增加均变大,主切削力表现为先减小再增大;用微沟槽织构刀具切削的已加工表面粗糙度大于无织构刀具,表明微沟槽不利于获得表面质量较好的工件;随着主轴转速增加,微沟槽刀具和无织构刀具切削的表面粗糙度均减小。     

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。