麻花钻的数学建模及钻削过程有限元分析

为预测麻花钻的几何参数及钻削用量对钻削力和钻削温度的影响,通过对标准麻花钻的几何造型及锥面磨法的研究,用UG做了3D实体模型,基于Deform3D建立了有限元模型,并对钻削过程的钻削力和钻削温度的分布做了仿真研究。结果表明,扭矩、轴向力和切削温度均随麻花钻的直径增加而增大,随进给量的减小而降低。     

麻花钻钻削钼圆材料过程有限元分析

通过对标准麻花钻数学模型的研究,用Deform 3D建立了麻花钻钻削钼材料的有限元模型,并对钻削过程的应力应变、钻削温度和钻削轴向力的情况做了仿真研究。结果表明切削温度和轴向力都随麻花钻的转速及进给量的增加而增大,而选择合适的转速和进给量能使得材料的应变变小,切削形状良好。为钼材料的钻孔加工,工艺参数的选择提供了相关的理论依据。     

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。     

一种叠层结构钻削力预测模型的研究

针对航空航天制造使用的碳纤维复合材料和钛合金叠层结构材料的特殊特性,将钻头主切削刃离散成许多个微元,把切削过程简化为微元的斜角切削,采用数学分析和经验结合的方法,建立标准麻花钻的钻削力预测模型,运用Matlab/Simulink进行钻削力仿真,将仿真结果和试验结果进行比较和验证,结果表明钻削力模型符合实际情况。将得到的钻削力预测模型应用到钻削叠层结构中,得到一种钻削叠层结构的钻削力预测模型。     

麻花钻刃口强化设计的数值模拟及试验研究

对平面后角型麻花钻进行了三维建模,并对主切削刃刃口进行了强化设计（钝圆或负倒棱）,得到了给定刃磨参数下麻花钻的计算机仿真模型。在此基础上,运用金属成形有限元软件DEFORM3D对硬质合金麻花钻钻削过程的轴向力和扭矩进行了研究,研究结果显示,刃口负倒棱设计方法在减小刀具钻削力及扭矩方面优于刃口钝圆设计方法。最后进行了钻削验证试验,对合理负倒棱参数的选取进行了探讨。     

钻削镍基高温合金小孔的试验研究

为研究钻削镍基高温合金小孔加工参数对钻削力和转矩的影响,进行单因素和正交试验研究,运用极差分析法对试验数据进行分析处理,优化钻削镍基高温合金小孔的加工参数。通过试验数据进行多元回归分析,建立了钻削镍基高温合金小孔轴向力和转矩的经验公式。研究表明:适当提高钻头转速有利于减小钻削力和转矩。     

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。     

基于Deform 3D的钻削力仿真研究

采用大型有限元分析软件Deform 3D对普通麻花钻的钻削力进行了仿真研究。给出了仿真中涉及的相关技术与关键参数的设置原则,进行了钻削测力试验,并以试验数据为基准,将仿真数据和传统经验公式的计算数据进行了对比与分析。结果表明:有限元法对钻削力的仿真数据已接近试验值。     

钻削力模型的建立及仿真

在研究直线刃标准麻花钻的基础上，建立了有关切削几何参数的数学模型。并对标准麻花钻的几何参数进行了定量的分析。由于钻削过程的复杂性，采用了数学分析和经验值相结合的方法来研究钻削过程机理，建立了动态钻削力和扭矩模型，实现了对动态钻削力和扭矩的仿真。     

基于专家PID的钻削优化控制方法研究

针对钻削过程中轴向力突变和波动造成钻削刀具磨损过快的问题,首先以Cortex-A9微处理器和嵌入式LINUX系统为核心,建立了基于高速钢麻花钻的钻削控制系统;然后利用自主设计的钻削测力仪监测钻削力工况信号,并通过信号放大滤波和离散量化等方法,获取实时的钻削轴向力数据;最后利用专家PID控制算法实现钻削过程的自适应控制,通过对钻削进给电机速度的实时控制,减小钻削过程中的轴向力波动.对比实验的结果表明,专家PID控制算法可以显著提高轴向力稳定性,并有效地保护钻削刀具.     

麻花钻后刀面建模方法的优化

在分析和研究麻花钻锥面刃磨法、变导程螺旋面刃磨法及螺旋锥面刃磨法的基础上,提出了横刃及圆柱螺旋线扫掠法,并构建了其数学模型。该方法预先设计横刃,以横刃及螺旋线复合扫掠的方法构建主后刀面。采用该方法得到了麻花钻直线主刀刃和理想的横刃及后角值分布;解决了采用变导程螺旋面刃磨法钻芯强度较弱以及采用锥面刃磨法存在的主后刀面"翘尾"现象;解决了两主后刀面磨削自然形成横刃形状的可控性。     

双曲面麻花钻成形仿真与优化方法研究

提出了用计算机三维仿真的方法求解双曲面麻花钻型的刃磨成形参数与设计参数的关系。该方法能迅速直观地判断在给定一组刃磨成形参数下原超越方程组的解,可以具体分析该钻型主切削刃和横刃上的刀具角度值,反过来优化钻型的成形参数     

高速钢麻花钻横刃的修磨分析

横刃位于麻花钻的最前端,担负着孔中心部分的切削工作。分析了高速钢麻花钻的横刃在切削加工中的重要性,并讨论了修磨横刃改善切削加工的利与弊。     

轴向振动钻削中麻花钻的失效形式分析

基于硬铝和不锈钢的振动钻削试验,对振动钻削中的麻花钻的失效形式及其产生原因进行了研究,并与普通钻削中的失效形态进行了对比分析.研究结果表明:与普通钻削相比,在合理的振动参数下,振动钻削时麻花钻的前后刀面磨损现象明显减弱,且更均匀化,横刃和外缘点磨损很少发生;钻头出现折断、主刃的崩刃和剥落等破损的几率也大大减小,但是若振幅过大,易出现横刃处的崩刃现象.＃     

非共轴螺旋后刀面微钻的五轴联动刃磨方法及其钻削性能研究

微细钻头的几何结构是影响刀具钻削性能和微孔加工质量的关键因素。非共轴螺旋面钻尖由连续的螺旋后刀面组成,相比平面钻尖能有效的提高刀具的刃磨效率及其钻削性能。针对非共轴螺旋面钻尖,推导后刀面形成过程中螺旋运动发生线的位置方程,建立了基于砂轮和钻头接触线的后刀面数学模型。根据六轴数控工具磨床的运动原理,提出非共轴螺旋后刀面五轴联动刃磨方法。分析砂轮与螺旋槽之间的相对运动关系,提出微细钻头螺旋槽的数控加工方法。进行非共轴螺旋后刀面微钻的刃磨试验,验证了该刃磨方法的可行性。进而采用制备出的具有相同几何结构参数的平面、锥面和非共轴螺旋面微细钻头进行不锈钢钻削试验,结果表明非共轴螺旋面和锥面微钻的钻削力、后刀面磨损明显小于平面微钻,并且非共轴螺旋后刀面微钻的横刃磨损程度小于平面和锥面微钻。研究证实了所提出的五轴联动刃磨方法可以有效地制备出较高钻削性能的非共轴螺旋后刀面微细钻头。     

麻花钻双曲面刃磨的数学模型及参数方程建立

介绍了以回转双曲面作为麻花钻后刀面的数学模型 ,研究了钻头设计参数与刃磨参数的关系。针对双曲面钻型的特点 ,提出用钻尖主刃的外缘和横刃转点处的锋角作为其设计参数值 ,并以尾隙角为补充参数 ,建立了确定双曲面刃磨参数的一组方程。     

深孔麻花钻横刃修磨对切削性能的影响

采用自行设计的10支不同内刃圆弧半径、内刃前角和过心量的深孔麻花钻对45#钢进行钻孔加工试验。通过分析钻孔时的轴向力、扭矩和被加工孔精度等因素,研究了横刃对钻削过程的影响,为提高深孔麻花钻寿命、钻削生产效率和孔加工质量提供了指导意义。     

高速钢麻花钻的磨损试验研究

麻花钻是实现孔加工的重要工具,然而切削刃口的快速磨损是制约钻孔质量和钻头寿命的重要因素.基于产品抽样钻孔试验与正交试验,本文对高速钢麻花钻的磨损、破损等失效形式进行了综合分析,探讨了以钻孔直径为评价指标时的孔加工数量与孔径的关系,并对麻花钻磨损的关键影响因素进行了正交试验研究.结果表明,麻花钻磨损与破损形式主要有主切削...     

实用化振动切削技术——微小孔振动钻削工艺及装备

微小孔的加工一直是机械制造业中的难点，对国防制造业更是如此。研制了一种精密微小孔数控振动钻床，并采用0．4mm高速钢麻花钻头进行钻削试验，与普通钻削相比，振动钻削能提高钻头的使用寿命十几倍以上，并能提高钻头的定心能力和微孔的位置精度。     

Effect of tool wear on delamination in drilling composite materials

Among all machining operations, drilling using twist drill is the most frequently applied for secondary machining of composite materials owing to the need for structure joining. Delamination is mostly considered as the principal failure model in drilling of composite materials. Drill wear is a serious concern in hole-making industry, as it is necessary to prevent damage of cutting tools, machine tools and workpieces. The industrial experience shows the worn drill causes more delamination. This paper presents a comprehensive analysis of delamination caused by the drill wear for twist drill in drilling carbon fiber-reinforced composite materials. The critical thrust force at the onset of delamination for worn drill is predicted and compared with that of ideal drill. The experimental results demonstrate that though the critical thrust force is higher with increasing wear ratio, the delamination becomes more liable to occur because the actual thrust force increases to larger extent, as the thrust factor (Z) illustrates. Compared to sharp drill, the worn twist drill allows for lower feed rate below which the delamination damage can be avoided.