超声振动钻削加工陶瓷的研究：实验研究分析

本刊上期刊登的第一篇基本原理分析，从理论上分析了采用超声振动钻削时的材料去除机理，建立了材料去除率模型，推导了材料去除率公式。为了在实际生产中有效地应用超声振动钻削加工方法，本篇就所进行的实验研究，探讨了超声振动钻削中各项工艺参娄笃其加工效果的影响，记述了实验研究的情况。     

轴向超声振动钻削的钻削力和切屑形态研究

建立了钻削加工仿真模型,并采用麻花钻对钛合金进行振动钻削试验。利用ABAQUS软件进行轴向超声振动钻削仿真,试验验证和对比分析了轴向超声振动钻削在不同加工参数下的切屑形态和钻削力。仿真与试验结果表明:随着进给量和振幅增加,钻削力增大,但进给量对钻削力的影响大于振幅;无论是进给量还是振幅的改变,对切屑形态均有影响。     

超声振动钻削SiC颗粒增强铝基复合材料时的切削力研究

采用超声振动钻削的方法对金属基复合材料进行孔加工。在自行研制的超声钻削设备的基础上使用不同材质的硬质合金麻花钻,对不同含量的SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)进行了普通钻削与超声振动钻削的对比试验,并分析比较了加工中切削力的变化规律。试验表明,超声振动钻削可以降低切削力,在一定程度上改善钻削机理。     

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。     

机器人旋转超声钻削与机床钻削CFRP/铝合金叠层构件切削力对比实验研究

针对现有机器人钻削叠层构件时存在颤振显著、钻削力大等问题，采用超声加工与机器人加工相结合的技术，实现CFRP/铝合金叠层的高效低损伤加工方法。开展了机器人旋转超声钻削(RRUD)、机器人钻削(RD)和机床钻削(MD)叠层构件钻削力对比实验。实验结果表明，与机床钻削相比，机器人钻削的钻削力显著恶化，钻削CFRP和铝合金时最大增幅分别达到28.19%和61.73%。旋转超声振动的引入有效抑制了钻削力的增大，当主轴转速为5000r/min时，机器人旋转超声钻削力接近机床钻削。     

微孔的超声振动钻削技术与工艺效果

介绍了一种超声振动钻削方法,并通过对孔径0.2～0．5min的微孔进行对比实验,分析研究了振动钻削的效果和切削机理,解决了微孔加工过程的一系列难题。     

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。     

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途径。     

振幅对超声振动钻削力的影响研究

超声复合机械加工机理与普通切削加工有本质的区别。主要表现在超声加工是一种脉冲式切削加工,对延长刀具寿命、提高表面加工质量、改善刀具切削性能有很大意义。其本身的优良性能已经被国内外专家学者所认可。但是超声振动振幅的大小对孔的钻削质量和刀具寿命的影响非常重要。文中自行设计了一套超声复合钻削装置,且对超声钻削加工装置设计中存在的问题和关键工艺进行了分析,并对不同振幅对钻削力与扭矩的影响进行了对比研究。实验结果对超声加工有一定的指导作用。     

超声振动辅助三尖钻钻削皮质骨的研究

在临床中,使用医用麻花钻给骨钻孔是常见的治疗手段,但医用麻花钻通常存在定心能力差的问题,骨大多都是曲面,所以在骨钻削中极易造成孔位的偏离、孔形不圆、孔直径偏大等现象。针对这一问题,改用定心能力更好的三尖钻并施加超声振动对皮质骨进行钻削研究。通过研究发现三尖钻超声振动辅助(UAD)钻削不仅改善了给骨钻孔时定心能力差的问题,而且与三尖钻普通(CD)钻削对比发现,UAD三尖钻钻削在轴向力、钻削温度、孔内壁表面粗糙度均比CD钻削有大幅度减小,钻孔直径精度则有大幅提高。三尖钻UAD钻削大幅度提高了孔的表面质量。     

实用化振动切削技术——超声振动钻削小深孔工艺及装备

在机械加工中，对孔的加工质量和加工效率要求不断地提高，若再加上在不断出现的难加工材料上进行孔的钻削加工，这就使采用传统的钻削工艺加工小深孔越加显出其局限性。本文研制一种超声轴向振动系统，并对合金铜进行试验。试验结果表明，超声振动钻削能很好解决小深孔加工的难题，有着广阔的应用前景。     

多共振分量融合CNN的行星齿轮箱故障诊断

针对旋转超声钻用于建筑装修时,噪声小而效率偏低的问题,笔者进行了振动钻机构原理创新与试验研究。首先,搭建了高低频复合旋转超声的试验振动样机,可以实现稳定的高低频复合轴向振动钻孔作业;其次,以黏土砖为对象,进行了钻孔效率试验与振动分析,低频振动的引入,虽然使超声锤击工件表面的时间缩短了80%,但在进给力基本不变的条件下,钻孔速度提高了一倍左右,噪声仍可控制在60dB(A);最后,结合振动特性分析可以推断,在高低频复合振动钻孔过程中,超声振动主要负责对脆性材料的破碎作业,而低频振动主要负责将破碎后形成的颗粒快速离开切削区,从而提高钻进速度。因此,高低频复合振动钻进新原理,可以发挥高频振动与低频振动的优势,有望发展为一类新型钻孔装备。     

STUDY ON ULTRASONIC VIBRATION DRILLING IN CARBON FIBER REINFORCED POLYMERS

ＳＴＵＤＹＯＮＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＶＩＢＲＡＴＩＯＮＤＲＩＬＬＩＮＧＩＮＣＡＲＢＯＮＦＩＢＥＲＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤＰＯＬＹＭＥＲＳＺｈａｎｇＱｉｘｉｎ；ＳｕｎＳｈｉｙｕ（ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＦａｃｔｏｒｙ５２９，Ｂｅ...     

微细钻头超声轴向振动钻入横向偏移的有限元分析

利用有限元技术对微细钻头超声轴向振动钻入横向偏移过程进行深入分析。结果表明,超声轴向振动钻削从根本上改变了普通钻削的钻入机理,减小了横向偏移量,提高了钻入定心精度,特别适合硬脆材料上的微小孔的精密和超精密加工。     

超声振动透镜辅助激光打孔实验研究

为研究超声振动透镜辅助对激光打孔加工质量和效率的影响,采用YLR-1000连续激光器和所设计的超声振动透镜辅助装置,以304不锈钢薄片为研究对象,分别在不同离焦量、激光功率、打孔时间、超声振幅情况下进行有无超声振动辅助激光打孔对比实验。实验采用VHX-1000E超景深显微系统对工件进行检测,并以孔径、热影响区半径、孔锥度、孔深和堆砌高度为主要指标分析实验结果。结果表明：超声振动透镜辅助可从总体上提高激光打孔的加工质量和效率。     

Al2O3工程陶瓷超声振动钻磨表面质量的试验研究

通过超声振动钻磨与普通钻磨的对比试验,研究了缓进给超声振动钻磨对工件表面微观形貌和表面粗糙度的影响。结果表明,超声振动钻磨可明显地提高A l2O3工程陶瓷表面的质量,是陶瓷精密加工的一种新方法。     

AZ91D压铸镁合金超声振动钻削实验

镁合金材料由于特殊的物理性能,传统的机械加工方法很难保证要求的精度和质量,具有一定的局限性。介绍了超声振动钻削镁合金材料的加工机理,通过改变切削速度、进给量、振幅等加工参数,对比分析了超声振动钻削与传统钻削加工工件的孔直线度、孔扩量、毛刺高度、粗糙度、切屑等试验结果,得出超声振动钻削具有较好的加工表面质量和加工效率,对研究镁合金的深加工具有重要的意义。