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。     

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。     

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DEFORM-3D轴向振动钻削304不锈钢有限元仿真

难加工材料微小孔钻削过程中存在钻削力大、断屑难及钻削温度高等加工问题,而轴向振动钻削方法可以解决此类问题。基于轴向振动钻削机理,对轴向振动钻削的运动特性和变厚切削特性进行了分析。通过DEFORM-3D软件建立了轴向振动钻削有限元模型,对304不锈钢进行了振动频率为550 Hz,振幅为16μm,转速为3 000 r/min,进给量为50μm/r的轴向振动钻削和普通钻削仿真试验,对比分析了两种加工过程中的切屑形态、轴向力和扭矩等。结果表明：与普通钻削相比,轴向振动钻削具有更好的断屑效果,可以降低平均轴向力约48.1%,降低平均扭矩约38.2%。     

TC4钛合金低频振动钻削切屑形态和钻削力研究

为研究TC4钛合金低频振动钻削过程中切屑形态与钻削参数和振动参数对钻削力（轴向力和扭矩）的影响规律,基于一种自主研制的低频振动刀柄,分别采用单因素法和正交试验法对钛合金进行了低频振动钻削试验,分析了不同钻削条件下的切屑形态和钻削力,建立了轴向力和扭矩的经验公式,并对钻削力的影响因素进行直观分析与方差分析。结果表明：试验系统在低频振动钻削TC4钛合金时,振幅与进给量之比接近临界断屑值0.81时断屑可靠,排屑顺畅;低频振动瞬时钻削力呈现出规律的正弦波形,钻削力动态分量远大于普通钻削,轴向力和扭矩均值可比普通钻削分别降低10%~15%和15%~20%;进给量对钻削力影响最为显著,振幅次之,钻削速度影响最小;建立的振动钻削经验模型误差保持在10%以内,可以较为准确地对该试验系统所选参数范围内的钻削力进行预测。     

轴向振动钻削过程的有限元动态仿真

针对钻削工艺特点,分析了轴向振动钻削的有限元动态特性。利用有限元分析软件DEFORM建立了轴向振动钻削的有限元数学模型,进行了动态仿真分析,同时,建立了相应的普通钻削系统的有限元模型,对两种加工过程中的切屑、轴向力与钻削扭矩等进行了比较。结果表明,与普通钻削相比,轴向振动钻削过程具有较好的断屑效果,轴向力小,钻削扭矩小。研究结果可对轴向振动钻削机理与特点的研究提供参考。     

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。     

深孔加工轴向振动装置设计

深孔加工在孔加工中占有较大的比重,深孔加工技术的难点之一是连续自动排屑。本文基于振动钻削机理,结合现有轴向振动钻削装置,在此基础上进行改进,设计了一套轴向振动装置。装置中使用压电陶瓷致动器有效地避免了机械传动所产生振动的不稳定性。基于Deform-3D软件对轴向振动钻削进行切屑模拟实验,并通过实验验证了轴向振动钻削较普通钻削而言在断屑方面及孔表面质量方面所具有的优势。     

深孔加工振动断屑装置设计

针对深孔加工过程中切屑形态不稳定所形成的排屑不畅问题,基于振动钻削理论,设计振动断屑装置,有效控制切削形态,保证顺利排屑。通过给刀具施加轴向周期振动,振动断屑装置可实现变切厚钻削和钻头轴向振动,使切屑易断,并在一定程度上提高了表面加工质量。通过实验探究了切屑形态与切削参数的关系,分析了振动断屑装置的最佳工作参数。     

轴向振动钻削对进给方向毛刺形成的影响

基于轴向振动辅助钻削原理,探讨了振动钻削对切出进给方向毛刺的影响。结果表明:由于施加轴向振动的作用,钻削加工中出现了脉冲和变厚钻削的过程,改善了钻削过程中的切屑的断屑条件,降低了轴向钻削力,从而减小了切削层材料的塑性变形,抑制了切出进给方向毛刺。     

变进给量振动钻削断屑的研究

应用压电陶瓷振动钻削装置,采用变进给量振动钻削的方法加工微孔。通过理论分析得出:变进给量振动钻削有利于断屑,使切屑体积小,排屑顺畅。实验中选取黄铜作为加工材料,通过改变进给量进行孔径0.5mm的分组钻削实验。将实验所得的切屑与普通钻削所得的切屑比较可知,变进给量振动钻削所得切屑长度远远小于普通钻削的切屑长度,说明变进给量振动钻削优于普通钻削。     

深孔振动钻削的断屑条件研究

本文通过建立深孔振动钻削的数学模型,在振动钻削相邻两转间的断屑条件的基础上推导出更为一般的断屑条件式,为振动钻削断屑过程的参数匹配提供了理论依据,并得到了振动钻削加工试验的证明。     

深小孔超声轴向振动钻削装置设计与研究

基于振动钻削机理,针对深小孔振动钻削设计了一套超声轴向振动钻削装置,利用有限元方法对变幅杆动力学特性进行了仿真分析,并在设计研制的超声轴向振动装置上进行了深小孔振动钻削与普通钻削对比试验。试验结果表明设计的试验装置满足深小孔轴向振动钻削加工要求,且振动钻削加工深小孔具有较小上下孔径差和表面粗糙度值,与普通钻削相比能够获得更好的加工质量和工艺效果。     

振动立钻上用麻花钻钻孔的研究

通过在新开发的振动立钻上钻孔的实验，证明轴向振动钻孔成功地解决了普通麻花钻钻孔中的断屑、排屑问题，并能降低钻削力，减少钻头磨损，延长钻头使用寿命，使钻孔精度及孔表面粗糙度明显改善。     

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。     

超细长小直径深孔振动钻削工艺

介绍了一种超细长外排屑深孔振动钻削系统,分析了外排屑DF系统加强排屑的机理,阐述了枪钻的选取与刃磨、钻削用量和振动参数的选取原则。用35CrMo进行了φ5.65×300mm钻削试验,结果表明只要参数选择得当就可以实现可靠断屑,使排屑顺畅,而且孔的精度很高。     

基于Deform-3D轴向振动钻削P20有限元仿真

针对机械特种加工振动钻削过程的工艺选择对加工效率及表面质量的影响等问题,基于有限元分析软件Deform-3D模拟振动钻削P20模具钢的加工过程.通过单因素试验法分析主轴转速、进给速度和振幅对于轴向力和转矩的影响,并与普通钻削加工进行对比;通过正交试验法验证了钻削参数对轴向力和转矩的影响规律.研究表明:振动钻削相比普通钻削可以降低轴向力和转矩,具有更好的钻削工艺特性.     

振动工作台切削性能与工艺效果研究

加工硬铝材料的振动钻削试验表明,振动钻削断屑效果良好,在完全几何断屑的加工条件下,断屑是稳定的;在不完全几何断屑加工条件下,也有明显的断屑效果。研究结果表明,此时的切屑变形系数较常规钻削增加,切屑在从钻头和孔壁之间排除时,更容易折断,同时,可以在较宽的加工参数范围内获得断屑效果。切削力的测试结果也表明了在振动切削状态,振动导致切削力的峰值增加。     

低频振动钻削CFRP/钛合金叠层材料试验研究

在叠层材料一体化制孔过程中,CFRP制孔质量极易受到钛合金切屑排出的影响,出现入口撕裂、孔径超差等加工缺陷。为了提高叠层材料的制孔质量,本文分析了振动钻削的运动学特征,确定了理论最小断屑振幅,通过低频振动钻削和传统钻削叠层材料的对比试验重点探讨了不同振幅参数对切削力、切削温度以及制孔质量的影响。结果表明:随着振幅增大,钻削平均轴向力小幅下降,最大轴向力呈现上升趋势;当振幅大于最小断屑振幅时,低频振动钻削在实现有效断屑排屑的同时能够显著降低切削温度,提高孔壁质量和孔径精度;CFRP入口撕裂受振幅的影响最为明显,加工振幅过大会导致入口撕裂的扩大;当振幅为30μm时,入口撕裂区域最小,孔壁粗糙度达到R_a2.16μm,叠层材料总体制孔质量最好,切削温度同时降低了20.8%。     

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。