BTA深孔钻的结构优化及切削仿真分析

BTA深孔钻是一种典型的深孔加工内排屑钻头,刀具结构与刀具角度是影响加工质量与加工效率的重要因素。深孔加工过程中封闭,通过实验的方法优化刀具结构与角度难度较大。采用有限元的方法,用ANSYS软件建立了BTA深孔钻静力及模态三维分析模型,得到了BTA深孔钻变形特点及六阶振型图,为BTA深孔钻钻头结构优化提供参考;采用Advant Edge软件建立了BTA深孔钻各刀齿钻削过程模型,研究了切屑形成过程及刀具角度对切削力、扭矩的影响规律,进而为刀具角度优化提供理论参考。     

可转位浅孔钻切削部分几何建模

硬质合金可转位浅孔钻是一种新型、高效的孔加工刀具,本文作者采用向量矩阵法建立了可转位浅孔钻动态几何角度的数学模型,使用该模型可计算出浅孔钻在钻削加工过程中切削刃上各点的刃倾角、法前角、法后角及主偏角,为进一步研究可转位浅孔钻提供了必要的基础数据。     

可转位浅孔钻切削部分几何建模

硬质合金可转位浅孔钻是一种新型、高效的孔加工刀具，本文作者采用向量矩阵法建立了可转位浅孔钻动态几何角度的数学模型，使用该模型可计算出浅孔钻在钻削加工过程中切削刃上各点的刃倾角、法前角、法后角及主偏角，为进一步研究可转位浅孔钻提供了必要的基础数据。     

高速硬加工中切屑成形的有限元模拟

为了研究AISI4340钢高速加工中切屑形成机理，建立了高速加工的有限元模型.该模型采用Johnson-Cook（JC）模型作为工件材料模型，采用JC破裂模型作为工件材料失效准则，刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和黏结摩擦区的修正库仑定律，并采用任意拉格朗日-欧拉方法实现切屑和工件的自动分离.利用建立的有限元模型模拟了四种切削条件下的材料加工，分析了切屑形成过程，模拟得到了不同切削条件下的切削力，并对其进行了比较.研究结果表明，在高速加工条件下形成了不连续状切屑，不连续状切屑形成机理与基于自由表面破裂的锯齿状切屑形成机理不同.     

切削特征量的模糊预报研究

在分析切削特征量及传统量小二乘回归法基础上，运用模糊理论建立了切削特征量模糊预报方法，研究结果表明，所建预报模型以有效地预报切削力等切削特征发削特征量的估计提供了新的参考。     

立铣加工过程的三维有限元模拟

切削加工过程的模拟本质上是采用有限元方法求解非线性问题的过程,为了建立合理的金属切削有限元模拟模型,以实验中易于获得的45钢为研究对象,分析了材料本构关系、切屑与刀具间的摩擦、网格划分以及切屑分离准则等关键技术问题及其具体解决方法.利用软件ABAQUS建立了比以往直角和斜角切削更接近实际切削的热力耦合的45钢三维立铣有限元模型,动态模拟了其用高速钢刀具在常规速度下的铣削加工过程,得到了切屑形状及切削力各分量曲线并对其结果进行了分析,切削力模拟结果与实验结果有较好的一致性.研究说明,与实际加工过程相符的真正意义上的三维有限元模拟是可实现的,由此可对实际铣削加工中的切削力进行快捷的预测,并可进一步对合理切削工艺参数或刀具几何参数的确定提供依据.该研究也可拓展应用到其他材料切削过程的三维有限元模拟中.     

基于ABAQUS的超声椭圆振动车削GH4169的切削性能研究

在GH4169镍基高温合金加工过程中,会产生严重的加工硬化现象以及因切削力过大等原因导致的难加工问题。利用ABAQUS软件建立二维正交车削有限元模型,分析GH4169超声椭圆振动车削的切削速度和振幅对切削力的影响,以及其刀具轨迹的变化情况,并与普通车削过程进行了对比分析。结果表明,在超声椭圆振动车削镍基高温合金中,切削工艺参数对切削力影响显著,选择合理的工艺参数可以有效地降低切削力,改善加工质量。     

ZrO_2陶瓷激光加热辅助切削加工技术

为了解决高强度、高脆性氧化锆(ZrO2)陶瓷材料加工困题的问题,对激光加热辅助切削(Laser-assisted machining,LAM)ZrO2陶瓷加工技术进行了研究。建立了热传递的三维模型,并采用ANSYS软件进行了温度场有限元仿真。搭建了切削试验系统并进行了加工试验。试验采用Nd:YAG激光器进行连续加热,红外线测温仪测量表面温度,压电式测力仪在线测量切削力,并对切屑形状、刀具磨损状态和加工质量做了研究。结果表明:相对传统切削加工技术,LAM加工技术能够有效地减小切削力,减缓刀具磨损和改善加工表面质量。     

航空铝合金高速铣削加工的有限元模拟

研究了铣削加工模拟所涉及的切削层的等效简化、工件材料的流动应力模型、刀屑接触面的摩擦模型和热传导控制方程等关键技术，并针对铣削加工的特点，建立了铣削加工模拟的有限元模型，基于此模型对高速铣削加工航空铝合金7050 T7451的切削力、应力和温度进行了有限元模拟.通过铣削力实验测得了同样切削条件下的铣削力值，其值与数值模拟结果比较吻合，证明了所建有限元模型的正确性，从而也表明了采用此模型进行的应力和温度的模拟结果是可信的.铣削加工有限元模拟研究为铝合金切削加工的工艺参数优化、刀具的优选和工艺规划奠定了基础.     

基于ABAQUS的航空7075铝合金切削二维仿真

针对切削过程理论分析和实际模拟仿真所遇到的问题,分析讨论在模拟金属仿真切削过程中材料的本构模型、失效模型、切屑的分离准则和热力耦合等关键性技术,并利用大型通用有限元仿真软件ABAQUS对7075铝合金切削进行二维切削仿真,模拟得到切削仿真过程中切削力、切削热、应力应变.结果表明:有限元仿真与实际切削加工中的理论相符;利用有限元的方法模拟切削仿真可靠实用.有限元模拟方法得到的各种结果为航空铝合金的切削加工的工艺参数优化、刀具优选和工艺规划奠定了基础,同时也为进一步有效控制整体结构变形提供了新的研究手段.     

微孔振动钻削机理

振动钻削是在钻削过程中给钻头或工件加以可控制的有规律的振动而形成的一种新的切削方法。它可以降低钻削过程中的切削力和切削热,从而大大提高了加工精度和表面光洁度,延长了刀具的使用寿命。本文着重分析研究了微孔振动钻削机理,并通过试验研究,获得了微孔振动钻削的良好工艺效果。     

漂、卵石层大直径钻孔碎岩技术应用研究

结合长春市某桥梁钻孔灌注桩基础施工实例,介绍了大漂石和卵石地层的筒钻法钻进原理、潜孔锤钻进工艺、岩心聚能爆破工艺、以及筒钻回转切石工艺等。工程实践表明,筒钻法对大漂石和卵石地层钻进成孔是非常有效的,这为该类地层的顺利成孔积累了成功的经验。     

麻花钻尖顶角对钻削加工的影响

分析了工件材料、形状不同时 ,钻尖顶角的大小对麻花钻切削性能及寿命的影响 ,介绍了麻花钻的钻尖顶角的选择 .对于在钻削加工中 ,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 .     

工作状态下钻头动态特性分析

从理论上分析了工作状态下 ,轴向切削力和扭矩对钻头类构件动态特性的影响 ,利用三维四面单元推导出适合任意复杂截面特性结构的有限元方程 ,给出了工作载荷对钻头动态特性影响的结果。     

低频周向振动钻床主轴系统等刚度动态力学模型建立研究

分析了低频周向振动钻削切削力,基于控制原理的思想建立了低频周向振动钻床主轴系统等刚度动态力学模型,提出低频周向振动钻削时激振器输出振幅与钻头振幅之间的关系,为周向振动钻削系统设计和振动参数选择提供理论支持。     

多层复合材料微小孔振动钻削三参数优化

利用电控式微小孔振动钻床对多层复合材料的微小孔钻削进行了试验研究 ,对不同材料层的加工参数进行优化 ,进而提出多层复合材料阶跃式三参数振动钻削新工艺。试验表明 ,阶跃式三参数振动钻削的入钻定位误差r、孔扩量ΔD、出口毛刺高度H值比普通钻削的相应值显著降低。     

普通麻花钻刃磨偏心时钻削力的预测及对孔尺寸精度的影响（续）

三、数值计算及最小径向力 原理 由于该数学模型比较复杂,数值计算及处理都使用计算机进行。图14是计算机框图。在数值计算中,假设横刃中心,钻头几何中心及旋转中心都不重合并有顶角差的情况下研究钻头几何中心与旋转中心的相对位置对径向力、轴向力及扭矩的影响 假设钻头的几何中心与旋转中心相距一个固定距离S_r,使钻头的几何中心绕旋转中心顺时针转动360°。图15a给出了钻头几     

不同槽型的麻花钻切削性能实验

麻花钻螺旋槽的形状直接影响其切削性能,轴向力及扭矩是主要的切削性能指标。本实验介绍了3种常用槽型的硬质合金麻花钻切削铸铁、合金钢、不锈钢的轴向力和扭矩测量。实验结果表明,与直线型、凸型槽比较,凹型槽麻花钻对这几种材料的切削性能最好。     

新型双排屑枪钻的研制

描述了一种新型双排屑槽枪钻。这种枪钻的钻头在设计思想上的新颖之处是以提高枪钻分屑、排屑效果为出发点,设计了两条不对称的排屑槽结构,钻尖偏离中心,无横刃。经与目前国内外枪钻对比试验,结果证明,新型双排屑槽枪钻既具有单刃枪钴的导向性好、切削稳定的特点,又具有双刃抢钻的切削力较平衡、切削扭矩小的特点。而且分屑良好,排屑顺畅,可增大钻削进给量,提高钻头耐用度,提高生产率。     

修改结构参数提高复磨枪钻寿命的实验研究

枪钻是一种可以多次复磨的刀具,但复磨时通常采用原来的结构参数,这样不仅不能恢复原钻型,反而使复磨后的刀具寿命大大降低。因为枪钻是在高深径比环境下工作,特别是在高速切削和微量润滑时,磨损及排屑严重恶化。为了减轻其影响,复磨时应该修改钻尖的结构参数。本文详细阐述修改方法和步骤,其有效性已通过曲轴油孔加工实验证实,修改结构参数复磨后刀具寿命比不修改复磨显著提高。