钻削碳纤维复合材料切削温度的仿真研究

为研究切削参数对钻削碳纤维增强复合材料的切削温度影响规律，基于ABAQUS有限元分析软件建立了T300碳纤维复合材料的钻削仿真模型，对钻削加工中切削温度的分布和特点进行了研究。基于正交试验法在不同切削参数下进行钻削仿真试验得到其切削温度，采用单因素试验法进行钻削加工仿真，得到钻削碳纤维增强复合材料时不同切削参数对钻孔切削温度的影响规律。结果表明：钻头切削刃刀尖处的温度远高于钻头边缘处的温度，钻头后刀面的切削温度高于钻头前刀面的切削温度。对切削温度影响最大的钻削参数为钻头直径，切削速度和进给量的影响次之；切削用量组合为钻头直径4mm、切削速度40m/min和进给量0.08mm/r时，切削温度最低；切削温度与钻头直径和切削速度呈正相关，切削温度与进给量呈负相关。     

304不锈钢材料小直径深孔钻削工艺

为了突破304不锈钢材料小直径深孔钻削加工的生产技术瓶颈,设计了304不锈钢材料小直径深孔钻削加工工艺,并针对直径1.6 mm、深度50 mm的小直径深孔进行钻削加工参数试验。基于不同钻头材料和钻削参数,分析钻头磨损情况和切屑状态,得出合理的钻削加工参数范围。同时总结不同钻头材料和钻削参数下的切屑状态变化情况,以切屑形态来判断钻削加工参数的合理性,指导钻削过程中对钻削加工参数进行调整。通过工艺设计和试验,得到了高效、稳定的钻削加工参数。     

碳纤维增强复合板钻削工艺的有限元建模研究

为探究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)钻削加工缺陷形成原因以及工艺参数对钻削质量影响规律,基于改进的Hashin模型建立了复合板材纤维相和基体相的材料本构模型及损伤失效模型,并将其编写为VUMAT用户自定义材料子程序嵌入到CFRP复合板材钻削有限元模型,分析了纤维取向、钻头外形、钻头进给速率以及钻头转速对钻削质量与钻削力的影响。研究结果表明:使碳纤维取向多样化可提高钻削质量和板材强度;相较于标准直柄钻头和螺旋线钻头,锥头直柄钻头具有更优异的钻削性能;当纤维取向和钻头外形一定时,采用较低钻头进给速率和适中钻头转速可在一定程度上提高钻削质量。     

基于DEFORM-3D的钛合金超声振动钻削加工特性分析

钛合金微小孔钻削时存在轴向力大、钻头易折断、切削热难以排出和表面质量差等加工难题,超声振动钻削将连续的切削过程变为脉冲式切削过程,能够有效减小轴向力、提高刀具使用寿命和提高孔壁加工质量。本文使用DEFORM-3D有限元仿真软件对Ti-6Al-4V振动钻削过程进行仿真,分析超声振动钻削与普通钻削的区别。在钻头直径D=1mm、转速n=1200r/min、进给量f_z=0.03mm/r、振幅A=0.016mm参数下进行仿真,结果表明:振动钻削轴向力波形、扭矩波形、切屑形态等与普通钻削完全不同,轴向力及扭矩明显减小,具有独特的加工优势。     

电沉积金刚石钻头的结构优化设计与试验

在钻削高硬度材料时，钻头结构的合理选择关系到工件钻削的加工效率和成本。对钻削过程中的钻头磨损及寿命进行分析，并对不同结构的电沉积金刚石钻头使用有限元软件进行仿真分析及优化，以提高电沉积金刚石钻头在钻削SiC陶瓷材料时的钻削性能。从多个角度分析排屑对于提高电沉积金刚石钻头钻削高硬度陶瓷材料的可钻削性和钻头寿命的重要性，通过两种试验得出钻削扭矩、钻头磨损、工件表面质量与钻头结构的关系趋势，并据此设计出最佳电沉积金刚石钻头结构。     

钨钢涂层钻头钻削QT700-10的钻削力及质量研究

QT700-10球墨铸铁具有良好的减振性和自润滑功能,抗压和抗拉能力强于灰铸铁,但是QT700-10的塑形和韧性比钢低很多,可加工性不高。为了研究QT700-10的钻削力和加工质量,设计正交试验,使用硬质合金钨钢涂层钻头钻削QT700-10工件。利用极差分析方法,对钻削合力及孔圆度误差进行影响因素评价。影响钻削合力的因素依次为每齿进给量>钻头直径>主轴转速;影响孔圆度误差的因素依次为每齿进给量>主轴转速>钻头直径。钻头的主要磨损形式是黏结磨损,10mm钻头的磨损宽度最大。综合考虑钻削合力、孔圆度误差和钻头磨损后,提出QT700-10的钻削加工关键参数组合为：钻头直径为8mm,主轴转速为3000r/min,每齿进给量为0.18mm/r。     

基于DEFORM-3D的钛合金钻削温度场研究

为研究麻花钻的钻削参数对钛合金钻削温度的影响规律,采用DEFORM-3D软件对钛合金的钻削加工进行有限元仿真分析,建立钻削温度场模型,应用正交试验设计分析钻头直径、钻削速度和进给量三个钻削参数对钻削温度场的分布及温度的影响。通过极差分析,以图表直观反映各因素对钻削温度的影响程度,并获得最优钻削参数组合。仿真结果表明:钻削速度对于钻削温度的影响最为明显,进给量次之,钻头直径影响最小。     

钻头涂层与刃型对电路板钻孔性能的影响

采用单因素试验法对PCB进行钻削试验,研究不同钻削参数下,不同刀具结构及涂层对钻削轴向力的影响,测量不同钻头所钻削孔的尺寸精度,与未涂层钻头进行对比分析,得出最适合PCB加工的刀具结构与涂层,解决切屑缠绕的问题,保证孔径尺寸精度,提高钻孔质量。     

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。     

面向康复的医疗手术中钻削力和钻削温度研究

随着我国生活水平的提高及医保范围的扩大,患者对先进手术水平的期望值越来越高,对手术的要求由面向治疗转化为面向康复。面向康复手术的低损伤和快愈合特点,除了取决于临床医生的实际经验外,手术器械性能优劣也是重要的影响因素。而各类手术器械势必对人体造成各类损伤,特别是应用于各类骨手术的医疗钻头,其在手术中产生的钻削力和钻削温度,不可避免地导致不同程度的骨损伤。因此,充分了解医疗钻头的钻削机理、优化医疗钻头的结构和工艺参数是降低医疗钻头的钻削力和钻削温度损伤、加快患者术后康复、满足患者面向康复手术要求的重要途径。本文就当前医疗钻头的研究现状,阐述了医疗钻头钻削温度的产生、测量及其影响因素;分析了医疗钻头钻削参数、钻头设计等对钻削力的影响;指出了医疗钻头钻削力和钻削温度损伤控制的发展方向。     

用镶可换刀片的钻头可缩短钻削时间和降低成本

钻削加工方法比其它切削加工方法费时多,这是一种比较低效的加工方法。近年来,由于采用了可换刀片和可转位刀片,缩短了钻削时间,提高了钻头的耐用度,并可为预先制定工艺提供比使用高速钢麻花钻更稳定可靠的参数。本文介绍了镶高速钢可换刀片(氮化钛涂层或未涂层)和镶硬质合金可换刀片的钻头。     

扩展的尺寸系列使多马公司在钻削上处于领先地位

多马刀具公司最近对其整体硬质合金可换钻削头的尺寸系列作了扩展。这种可换钻削头称之为天龙钻,是一种创新的钻头系列,可替代整体硬质合金钻头,在加工广泛的工件材料和多种应用场合时,都有较高的生产率。     

玻璃钢复合材料夹层结构钻削试验研究

玻璃钢复合材料夹层结构凭借其优越的性能在航空航天、国防等领域得到了广泛应用,但在钻孔的过程中经常因钻削轴向力过大而出现分层、撕裂等缺陷.为此,利用正交试验方法,选用不同材质的钻头、不同切削参数对玻璃钢复合材料夹层结构进行钻削试验,分析这些因素与钻削轴向力之间的关系,得出最适合的切削参数.然后通过方差分析,得出各因素对钻削轴向力的影响程度.最后从钻削工艺角度提出改进措施,进一步提高钻孔质量.     

陶瓷复合构件的钻削力试验研究

以典型的陶瓷复合构件(陶瓷/玻璃钢/铝合金)为例,通过烧结金刚石套料钻头定压加工试验,深入分析了孔加工过程中的钻削力变化规律。通过正交试验和多元回归分析,建立了综合考虑钻头参数和切削用量的工程陶瓷套孔加工钻削轴向力的经验公式,并分析了各参数对钻削轴向力的影响。研究成果为工程陶瓷及陶瓷复合构件套孔加工时钻头参数和切削用量的优化选择提供了参考依据,对专用机床的开发也具有一定的指导意义。     

耐热材料的钻削

由于耐热材料的物理机械性质及钻削加工特点(钻头强度低,刀刃上每点几何参数及切削速度不同,排屑难,冷却液供给难),耐热材料的钻削性能较差。特别是孔深超过孔径2倍时,钻削生产和钻头的使用寿命明显降低。由于钻削时螺旋槽内堆积切屑,冷却液难进入切削区,钻头温度升高,这是导致钻头很快磨损的主要原因。钻头具有合理的结构及几何参数,是提高钻削生产率的途径之一。     

准干式深孔钻削中温度场与刀具磨损的仿真研究

在金属钻削过程中,钻削区的钻削温度对刀具的磨损和加工质量影响严重。为了分析在钻削温度场影响下刀具磨损的变化规律,利用Pro/E建立了枪钻的三维模型,设置不同钻削参数,并采用大型商业有限元分析软件DEFORM-3D对钻削过程进行仿真模拟,模拟分析了不同钻削参数下钻头温度变化和温度场的分布,以及钻头磨损情况。通过分析和研究,随着温度的升高,刀具的磨损呈现一定的线性变化。这为合理选择钻削参数和刀具制作工艺提供了重要的指导意义。     

两种钻头高速钻削碳纤维复合材料时的钻削力与钻削温度对比

采用金刚石涂层钻头和硬质合金麻花钻头对单向T800碳纤维复合材料进行高速钻削试验,对比分析了两种钻头在不同转速和进给速度下钻削时的钻削力与钻削温度,并研究了钻削力对制孔质量的影响。结果表明:高转速、低进给速度能有效提高孔的加工质量;在相同加工参数下,与硬质合金麻花钻头相比,用金刚石涂层钻头钻削时,钻削轴向力减小40%,钻削温度至少降低17%,更适合钻削碳纤维复合材料。     

奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的钻削试验研究

奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti属较难加工材料,特别是较小孔钻削。为了得到钻头直径与钻削参数对钻削力和钻削温度的影响规律,故用高速钢标准钻头对1Cr18Ni9Ti与45钢进行了钻削对比试验,并用多元线性回归模型建立了钻削力和钻削温度的经验公式。结果表明:1Cr18Ni9Ti的扭矩和轴向力比45钢大,钻削参数对钻削力影响规律与45钢相同,即钻头直径对钻削力的影响最大,进给量次之,钻削速度最小;1Cr18Ni9Ti的钻削温度比45钢约高1.4倍,钻削速度对钻削温度影响最大,进给量次之,钻头直径最小。     

钻削飞机钛合金结构维修孔的钻头横刃优选试验

针对飞机钛合金薄壁结构维修工艺孔的手工钻削特点,选取了三种不同横刃形状的麻花钻头,通过所构建的微量复合油雾喷射润滑(CMJ)条件下的钻削试验系统,开展了钻头横刃形状对钻削性能影响的对比试验,优选出适合战伤抢修环境下使用的飞机钛合金蒙皮钻削的钻头形状,以期提高飞机钛合金结构的修理质量和效率。试验表明,横刃形状为S型钻头最适合飞机钛合金薄壁结构维修工艺孔钻削,虽然S型和短横刃型的钻头均可有效降低钻削轴向力,提高孔口圆度,但短横刃钻头因横刃区域面积小,磨损较为严重。     

基于仿真与试验分析的新型可换头钻头切削性能研究

利用有限元仿真软件Advant Edge FEM对新型钻头孔加工的钻削过程进行虚拟仿真分析,研究钻削力、扭矩等随钻削用量、刀具大小改变的变化规律,分析可换头钻头较传统麻花钻的优势。运用极差分析法得出不同仿真条件下的各钻削参数、刀具大小对钻削力、温度、扭矩的影响程度。以正交试验为基础,通过搭建试验平台进行钻削试验,根据试验结果优化仿真试验参数,使试验值与仿真值误差在一定范围内,以确定有限元仿真分析对新型刀具的可行性。