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。     

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%。     

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。     

AZ91D压铸镁合金超声振动钻削实验

镁合金材料由于特殊的物理性能,传统的机械加工方法很难保证要求的精度和质量,具有一定的局限性。介绍了超声振动钻削镁合金材料的加工机理,通过改变切削速度、进给量、振幅等加工参数,对比分析了超声振动钻削与传统钻削加工工件的孔直线度、孔扩量、毛刺高度、粗糙度、切屑等试验结果,得出超声振动钻削具有较好的加工表面质量和加工效率,对研究镁合金的深加工具有重要的意义。     

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.     

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。     

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。     

不同钻尖角下不锈钢钻削性能研究

为了研究不同钻尖角下钻头的钻削性能,提高钻削质量,减少毛刺的发生,对不锈钢0Cr18Ni11Ti进行钻削实验。首先对不锈钢0Cr18Ni11Ti在不同钻尖角(120°,140°,160°)下的出口部位毛刺和切屑的形貌进行了对比,并且进一步探讨了3种钻尖角下钻头的轴向力和钻削转矩。研究结果表明:钻尖角的增大,能够有效地抑制孔加工出口部位的毛刺,切屑变得更加光滑,孔加工质量得到很大改善;钻尖角增大,钻削轴向力增大,钻削转矩减小,加工残余量变少;在切削速度为120m/min、进给量为0.15mm/r、钻尖角为160°时,钻削质量达到最佳状态。     

轴向振动钻削切削力的分析

振动切削是近年来发展起来的一种新型加工技术。文中对振动钻削的特点进行了综述，并引用了超低频振动钻削这一概念，对轴向振动钻孔切削力进行了系统研究，给出了瞬时进给量和瞬时切削力的理论表达式，并对影响切削力的切削速度、振动频率、振幅、进给量和频转比等各参数进行了分析，得出进给量、振幅和频转比对切削力的影响也很大，而切削速度和振动频率对切削力的影响就较小。     

振幅对超声振动钻削力的影响研究

超声复合机械加工机理与普通切削加工有本质的区别。主要表现在超声加工是一种脉冲式切削加工,对延长刀具寿命、提高表面加工质量、改善刀具切削性能有很大意义。其本身的优良性能已经被国内外专家学者所认可。但是超声振动振幅的大小对孔的钻削质量和刀具寿命的影响非常重要。文中自行设计了一套超声复合钻削装置,且对超声钻削加工装置设计中存在的问题和关键工艺进行了分析,并对不同振幅对钻削力与扭矩的影响进行了对比研究。实验结果对超声加工有一定的指导作用。     

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。     

钛合金TC4的钻削力试验研究

钛合金TCA属于较难加工材料,其小孔钻削尤为困难。为得到钻头直径、钻削参数（进给量、切削速度）和刀具材料对钻削力的影响规律,采用标准高速钢钻头对TCA与45钢进行了钻削对比试验,并用多元线性回归分析模型分别建立了扭矩和轴向力的经验公式。结果表明,TC4的钻削力比45钢大,钻削参数对钻削力的影响规律与45钢基本相同,即钻头直径对扭矩和轴向力影响最大,进给量次之,切削速度的影响最小。     

轴向低频振动辅助皮质骨钻削的钻削力和温升

为了研究轴向低频振动钻削方式在皮质骨钻削中对钻削力和温升的影响，基于一种自主研发的低频振动钻削设备，对常规和轴向低频振动辅助皮质骨钻削的钻削力和温升进行了实验，建立了钻削力和产热速率模型。实验结果表明：轴向低频振动钻削方式的进给力和转矩明显减小，温升降低了3~5 ℃；通过统计方法确定主轴转速是影响钻削力和温升的最显著因素，并进行了双目标优化。模型计算结果与实验数据趋势相吻合，可以认为轴向低频振动产生的钻头与骨组织周期性分离运动是钻削力和温升减小的主要原因。     

TC4钛合金深孔枪钻钻削仿真及试验研究

利用DEFORM-3D软件模拟仿真枪钻钻削钛合金过程,研究分析出加工过程中转速和进给量的改变对于轴向力和刀具温度变化的影响规律。对所得数据进行试验验证来证明仿真分析结果的正确性,再依据所得规律和实际钻削试验获得最优的加工参数。研究结果对实际生产有一定的参考价值。     

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。     

超声振动钻削钛合金的刀具温度和磨损分析

针对超声振动钻削钛合会过程中刀具温度较高,但刀具磨损较低的问题,对普通钻削和超声振动钻削AISI - Al2024、AISI-1045、Ti6Al4V进行了有限元仿真和试验,分析了刀具温度、磨损、切屑形态等切削过程变量,解释并研究了其加工机理.结果表明:虽然超声振动叠加的能量提高了刀具温度,但在切削区由于超声减摩作用,...     

GH4169高温合金薄壁钻削加工钻削力的仿真研究

GH4169高温合金薄壁钻孔与常规的高温合金厚壁钻孔相比有其特殊性,应用有限元分析软件对硬质合金钻头钻削镍基高温合金平板薄壁件的动态过程进行建模,总结钻削过程中钻削力的变化特点以及进给量和钻削速度对钻削力的影响。研究结果表明:当钻尖高度大于薄壁件厚度时,根据钻头与薄壁件的相对位置,可将钻削过程分为三个阶段,在不同阶段钻削力变化特点不同;轴向力和扭矩随着钻削速度的增加而增加,但轴向力增加幅度不大;轴向力和扭矩均随着进给量的增大而明显增大;进给量对钻削力和扭矩的影响较钻削速度明显。     

碳纤维增强复合材料纵扭复合超声振动钻削试验

碳纤维增强复合材料(CFRP)以其优越的性能被广泛应用于航空航天领域,然而其作为典型难加工材料,采用传统钻削加工时极易出现毛刺、撕裂、分层及加工表面质量差等现象,严重制约了CFRP的应用。采用纵扭复合超声振动钻削和普通钻削两种钻削方式加工CFRP板材,对比了两种钻削方式下的轴向力、扭矩及钻孔质量,研究了单向型和编织型CFRP板材的钻削轴向力特性,分析了转速、进给速度对钻削轴向力的影响规律。试验表明:纵扭复合超声振动辅助钻削可以更加有效切削CFRP,降低轴向力和扭矩,降低撕裂因子,抑制分层现象;钻削轴向力随着进给速度提高而增大,随着钻速的提高而降低,且当Vc/Vf增大时,钻削轴向力随之下降,试验拟合得到轴向力经验公式。     

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。