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。     

振动钻削改善排屑效果机理的研究

通过建立常规钻削加工排屑管中切屑颗粒的运动方程 ,推导出振动钻削加工条件下切屑颗粒的运动特点 ,研究了振动参数对排屑速度的影响 ,分析了振动钻削提高排屑能力的原因 ,并提出优先选择振动频率的低频振动钻削加工原则 ,为振动钻削的参数匹配提供了理论基础     

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。     

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.     

超声轴向振动钻削断屑机理分析与试验研究

基于振动钻削原理对振动断屑机理进行了研究,建立了振动钻削数学模型,并分析了轴向动态切削厚度变化规律及保证断屑时所需的振幅条件。在设计的超声轴向振动钻削试验装置上进行了深小孔超声振动钻削与普通钻削的对比试验。试验结果表明与普通钻削相比,振动钻削加工得到的孔具有较小的扩孔量和较好的断屑、排屑效果。     

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。     

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。     

振动钻削系统稳定性分析

在振动钻削断屑机理基础上建立振动钻削加工过程动力学模型,通过解析计算,总结出该模型能够对振动钻削系统的振幅损失进行估算,进而分析系统的稳定性,指出了钻削时应避免i的取值接近0或0.5和系统共振区。     

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%。     

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。     

珍珠珠核超声波钻孔试验研究

为了研究珍珠珠核超声波钻孔的性能,对用贝壳、白云岩与硬玉岩制作的珠核进行了超声波钻孔试验,使用了实心针和空心针两种钻孔工具。结果表明：贝壳珠核超声波钻孔可以克服机械式钻孔常见的层裂与破裂问题;普通方法难加工的硬玉岩珠核可通过超声波实现钻孔;白云岩珠核超声波钻孔出现边崩;实心针钻孔材料去除率比空心针高。提高超声波钻设备的定位精度与自动化程度后,超声波加工技术可以在珍珠钻孔上推广和应用。     

加工中心数控钻孔编程系统

设计了一个钻孔编程系统,将钻孔循环指令分解为多个直线插补指令,通过孔顶坐标和孔底坐标计算出数控程序所需的所有参数,直接输出机床所需的NC代码.结果表明:该系统输出的钻孔程序与钻孔循环指令具有相同的功能,使用简单、方便.     

MODELING AND OPTIMIZATION OF PROCESS PARAMETERS FOR DELAMINATION IN DRILLING GLASS FIBER REINFORCED PLASTIC (GFRP) COMPOSITES

Glass fiber-reinforced composite materials are used in varieties of applications due to their excellent properties. Drilling is an indispensable process for this kind of materials. Delamination due to drilling is an important concern and is to be reduced. In the present work, drilling tests were carried out on computer numeric control (CNC) drilling machine. The parameters considered for the drilling investigations were spindle speed, feed rate and diameter of the drill bits. Multiple regression analysis is used for the modeling of process parameters in drilling of GFRP composites. Taguchi's S/N ratio analysis and desirability-based approach are used for the optimization of process parameters for studying the delamination in drilling of GFRP composites. The results revealed that the factor feed rate and drill diameter are the most influential parameters which affects the delamination in drilling of GFRP composites. The interaction between the parameters also affects the delamination in drilling of GFRP composites.     

欠平衡钻井井涌井漏监测系统

欠平衡钻井是一种新型的钻井技术,因其在钻井过程中能够减少对油气层的伤害,有效保护油气层,提高油气井的产量,现广泛应用于各种石油天然气开采活动。但是在欠平衡钻井过程中如果对回压控制不当,则可能发生井涌或井漏事故,轻者会影响钻井效率和效益,重者会导致严重的恶性钻井事故。欠平衡钻井井涌井漏监测系统以力控组态软件为开发平台,并集成各类优选的传感器及仪器仪表为一体,能够对欠平衡钻井过程中是否出现了井涌及井漏情况进行快速判断,并且能够对钻井过程中出现的异常情况进行实时报警,防止各类严重的事故发生。进一步,以欠平衡钻井井涌井漏监测系统为基础,可以构建一套欠平衡钻井的安全评价管理体系。     

一种立式机械驱动钻井泵的设计分析

卧式机械驱动钻井泵是普遍使用的钻井泵,但卧式机械驱动钻井泵易损件较多,影响钻井作业效率。为从根本上提高机械驱动钻井泵易损件寿命,介绍了一种立式机械驱动钻井泵的结构和工作原理。通过对该泵的运动学与动力学分析证实：该泵保留了卧式机械驱动钻井泵的吸排出特性,可显著提高易损件的寿命。且该泵占地面积小,更适合海上钻井作业对设备的要求。对该泵的运动学与动力学分析结果为深入进行立式机械驱动钻井泵研究奠定了一定的理论基础。     

Development of a drilling and coring test-bed for lunar subsurface exploration and preliminary experiments

Drill sampling has been widely employed as an effective way to acquire deep samples in extraterrestrial exploration. A novel sampling method, namely, flexible-tube coring, was adopted for the Chang＇e mission to acquire drilling cores without damaging stratification information. Since the extraterrestrial environment is uncertain and different from the terrestrial environment, automated drill sampling missions are at risk of failure. The principles of drilling and coring for the lunar subsurface should be fully tested and verified on earth before launch. This paper proposes a test-bed for conducting the aforementioned experiments on earth. The test-bed comprises a rotary-percussive drilling mechanism, penetrating mechanism, drilling medium container, and signal acquisition and control system. For granular soil, coring experiments indicate that the sampling method has a high coring rate greater than 80%. For hard rock, drilling experiments indicate that the percussive frequency greatly affects the drilling efficiency. A multi-layered simulant composed of granular soil and hard rock is built to test the adaptability of drilling and coring. To tackle complex drilling media, an intelligent drilling strategy based on online recognition is proposed to improve the adaptability of the sampling drill. The primary features of this research are the proposal of a scheme for drilling and coring a test-bed for validation on earth and the execution of drilling experiments in complex media.     

3500HP型钻井泵液力端的研究与展望

随着科技的发展和进步,石油、天然气和页岩气等能源已成为全球所有国家的命脉。然而想要拥有足够的能源,就必须具备先进的开采技术,因此钻井泵的发展尤为重要。钻井泵被誉为钻机的“心脏”,对于钻机来说至关重要,而对于钻井泵来说其液力端易损件的使用寿命与钻井泵的工作效率和使用寿命息息相关,因此只有提高钻井泵液力端易损件的使用寿命才能确保钻井泵的正常钻进、较高的工作效率和使用寿命。随着信息技术的发展和各行各业的相互促进与相互影响,在未来钻井泵也会向着信息化、自动化、轻量化、人性化和智能化的方向发展。     

三区段变参数振动钻削微孔的研究

分析了振动钻削微孔时钻入、钻削和钻出三个区段上不同的振动钻削机理,通过二次回归试验求出了各区段的最佳振动参数。提出了随钻孔区段的改变而改变振动参数,使各区段都工作在最佳振动钻削状态的三区段变参数振动钻削新方法。研究结果表明,这一新方法克服了定参数振动钻削微孔时各项钻削质量顾此失彼的矛盾,是全面提高微孔加工质量的有效方法。     

难加工材料摩擦钻孔技术的探讨

摩擦钻孔是一种新的非传统钻孔加工方法。本文介绍了难加工材料摩擦钻孔的技术特点。主要论述了摩擦钻孔过程的理论模型、刀具几何参数和磨损和钻孔表面质量的试验研究。对摩擦钻孔过程中的轴向力、扭矩的变化及温度的变化规律进行了系统的阐述。此外,对难加工材料摩擦钻孔的物理仿真技术进行了论述,提出了仿真技术的优点和存在的不足。