SiCp/Al复合材料微孔钻削的仿真分析和试验研究

运用ABAQUS/Explicit对颗粒增强铝基复合材料（SiCp/Al）进行0.5mm微孔钻削有限元仿真，通过研究网格尺寸和质量放大系数对钻削力结果的影响，优化微孔钻削仿真的参数，模拟主轴转速和进给速度对钻削力的变化规律、钻屑的形成及其形貌的作用规律。基于仿真结果设置主轴转速和进给速度，进行SiCp/Al复合材料微孔钻削试验。结果表明：选取合适的单元尺寸和质量放大系数可明显提高仿真精度；低主轴转速、大切削厚度会产生较大的碎片状钻屑，使排屑困难；仿真时采用材料均质化模型会带来一定的误差。     

GFRP/铝合金叠层结构钻削力和分层研究

玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastics, GFRP)具有质量轻、比强度高和耐腐蚀等优异性能,广泛应用于航空航天制造领域。为了研究GFRP/铝合金叠层结构制孔时的轴向力和分层特征,开展GFRP/铝合金叠层结构钻削试验,分析主轴转速和进给速度对GFRP/铝合金叠层结构钻削力和分层特征的影响。研究结果表明,钻削力随着主轴转速的增大而减小,随着进给速度的增大而增大,建立了钻削力经验模型,实测值与理论值误差控制在3%以内,对预测钻削力提供了理论依据。主轴转速越低,进给速度越高,分层特征越明显,高转速低进给有利于减少分层并改善加工质量。     

医疗钻头钻削力和钻削温度的试验研究

在高速钻削猪胫骨过程中,钻削力和钻削温度对改进医疗钻头的设计是非常重要的.研究结果表明:在钻削骨头的过程中,钻削力和钻削温度受进给速度和钻削速度的影响.相比不锈钢麻花钻,带三个切削刃的新型医疗钻头能够取得更小的钻削力和低于47℃的钻削温度.     

三种涂层钻头钻削不锈钢的切削性能研究

以轴向力和扭矩为判据比较分析了三种涂层高速钢钻头钻削不锈钢时的切削性能。试验结果表明 :TiN表面多层涂层钻头钻削效果最好 ,TiCN表面多层涂层钻头次之 ,TiN单层涂层钻头钻削效果最差。同时发现 :不同涂层钻头钻削不锈钢时产生的轴向力和扭矩值随进给速度的增加而增大 ,但在固定进给速度 (0 .12mm/r)、改变转速时 ,三种涂层钻头的轴向力与扭矩值在转速为 1.4r/s时最小 ;转速增加至 2 .0r/s时轴向力和扭矩增至最大 ;转速继续增加至 2 .6r/s时轴向力与扭矩值开始下降     

药柱钻削过程中的温度仿真分析

药柱装药钻削成形过程中，以其特殊的粘弹性材料加工的复杂性和环境温度的敏感感知等因素，使在实际加工过程中加工参数的选择变得比较困难。加工参数的选择直接影响钻削温度，温度的高低侧面影响加工效率和安全性，因此研究钻削参数对钻削过程中的温度影响规律对指导生产是十分必要的。以少见的钻削粘弹性材料为例，通过仿真计算和实验验证，研究了主轴转速、进给速度和环境温度对钻削温度的影响规律。结论表明：粘弹性材料钻削与金属钻削具有一定的相似之处，但是切削热和摩擦热的影响关系与材料的韧性有关。研究发现药柱的粘弹性材料在40℃左右时，温度上升明显变缓，这是由于不同材料的温升特性不同。并且根据已知数据得出在环境温度为20℃，转速160r/min，进给速度为1.7mm/s时，最高温度变化相对稳定，且处于较安全温度控制范围。     

基于Deform-3D钻削加工三维有限元仿真

用Deform-3D对麻花钻钻削过程进行仿真研究,建立麻花钻钻削的三维有限元模型,用正交实验的设计方法分析了钻头直径、进给速度和主轴转速等因素对钻削力的影响,并得到了钻削温度的分布规律以及主轴转速对钻削温度的影响。     

采用薄膜热电偶的多层印刷电路板原位钻削温度测量

针对工业用多层印刷电路板(PCB)加工过程中钻削温度难以准确测量的技术难题,提出了一种基于薄膜热电偶的PCB各板层原位钻削温度测量方法。根据PCB的截面结构采用材料叠层建模方法对PCB钻削过程进行建模仿真,掌握了钻削过程中PCB钻削温度的分布及变化情况,并确定了传感器最佳镀膜位置为钻头进给方向的垂直底部。采用直流脉冲磁控溅射技术,在不同层数的PCB上制备薄膜热电偶传感器,并对其静、动态性能进行研究,结果表明所研制的温度传感器在30~200 ℃范围内,塞贝克系数为37.4 μV/℃,非线性误差不超过0.65%,动态响应时间为0.095ms。对不同层数的PCB进行了多组钻削温度测量实验,结果显示,钻削过程中4层、12层、20层的最高钻削温度分别为49.30 ℃、53.90 ℃、63.90 ℃,且每组重复实验的温度相对稳定,温度测量误差不超过0.8 ℃。该测量方法为PCB高速钻削工艺改进提供了参考。     

基于ABAQUS/Explicit的SiC_p/Al复合材料三维微孔钻削有限元仿真

应用ABAQUS中Explicit显式求解器,基于微观尺度下的Johnson-Cook本构方程,对高体积分数SiC_p/Al复合材料微孔钻削过程进行了三维有限元仿真。研究了钻孔过程中钻削轴向力和扭矩的变化特性以及不同主轴转速和进给速度下钻削轴向力和扭矩的变化规律。此外,对不同主轴转速下钻屑形态的变化特性进行了分析。研究结果为颗粒增强金属基复合材料的微孔钻削工艺参数制定提供了参考。     

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...     

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。     

陶瓷复合构件的高效钻孔技术研究

针对陶瓷复合构件组成材料的物理机械性能及加工特性,探讨了其加工技术,考虑加工的经济性、实用性和易操作性,采用专门研制的烧结金刚石套钻进行孔加工技术研究,讨论了影响加工效率的主要参数。根据复合构件加工中的各种缺陷,分析了采用预压应力钻削对改善表面加工质量的重要性。以加工效率为指标,通过正交试验对钻头的磨料粒度、浓度、水槽数和壁厚等因素进行了优化分析,确定了适宜的刀具参数。试验证明,采用优化参数的套钻可高效地对陶瓷复合构件进行钻孔加工,质量完全满足技术要求。该套钻同样适合于其他硬脆材料及其复合构件的加工,具有较强的推广应用价值。     

超细颗粒增强铝基复合材料钻削性能研究

文中通过超细颗粒增强铝基复合材料钻孔试验,找出了钻削用量等因素对钻削力的影响规律,并用轴向力与扭矩的比值来表示铝基复合材料的钻削特性;基于钻削力考虑,高速钢钻头完全可以满足超细颗粒(≤0.5μm)增强铝基复合材料的钻孔要求。     

液压凿岩机主要研究现状概述

介绍了国内外液压凿岩机的主要研究现状,从提高凿孔速度和预防卡钎的角度对相关的研究成果进行了归纳,并分析了液压凿岩机的发展趋势。改变液压凿岩机结构及工作原理,实现独立无级调节冲击能和冲击频率,适应不同凿岩对象;从试验得到凿岩过程中最优的凿孔速度所对应的回转压力与推进压力的关系,研究控制两者关系的方法;分析了凿岩机卡钎的原因及类型,提出预防和处理各类卡钎的自动防卡方案。     

淬硬钢高速微小孔钻削工艺试验研究

从淬硬钢高速微小孔钻削时钻头承受的负荷入手,以HRC62淬硬轴承钢材料为对象,通过试验的方法,检测和分析钻削过程中动态切削力(轴向力和扭矩)的特征,研究淬硬钢微小孔钻削的可行性和切削条件。并通过试验研究切削速度、进给量等钻削工艺参数对切削力的影响规律,提出改善硬态切削性能、提高钻头耐用度的淬硬钢微小孔钻削工艺规范。     

液压系统在石油钻机上应用的研究进展

随着石油钻采的不断发展,钻井施工难度日益加大,很难满足井下石油钻采作业强度和效率的需要。在对国内外石油装备资料进行广泛调研的基础上,详细介绍了石油钻机关键设备中钻孔器、防喷器、泄油器和油管牵引器的液压系统。为推动国产石油钻采系统关键设备技术水平的提高,在分析井下石油钻采关键设备中液压系统的主要特征并对其组成和功能进行评述的基础上,对国内外液压系统在石油钻机上的应用现状进行综述。结合国内外研究进展,提出了井下石油钻采关键设备中液压系统向高可靠性、高劳动强度、高工作效率和低故障率方向发展的建议。     

钻削脆性薄壁件时的钻头研究

通过实验分析,改进了普通钻头的几何参数,使钻削薄壁脆性材料时的力学性能得到改善,并且分析了钻削速度、进给量对钻削冲击性的影响。     

高密度钻井液润滑下套管磨损实验研究

在2.0g/cm3和1.8g/cm32种高密度钻井液中,进行了S135钻杆/P110套管试件摩擦副摩擦磨损实验,考察了套管磨损速度和磨损效率与接触压力、转速之间的关系。结果表明,随接触压力的增加,磨损量和磨损效率也增加,压力较小时,接触压力和磨损量及磨损效率几乎成线性关系;转速较低时,相同摩擦功下磨损量和磨损效率虽然随转速增加有所增加,但增加幅度非常小,但转速超过某个值后磨损量和磨损效率陡然增加;在2.0g/cm3密度钻井液中套管磨损量比在1.8g/cm3中的略大一些,但只相差0.5%,几乎可以忽略。     

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。     

C/C-SiC复合材料钻削加工工艺研究

通过采用钎焊金刚石钻头对C/C-SiC复合材料进行钻削试验,借助测力仪、超景深显微镜等手段,研究钻削参数对钻削过程中钻削力及孔出入口质量的影响规律。试验结果表明,在钻削C/C-SiC复合材料时,钻削力随着进给量的增加而增大,随着转速的增加而减小,且进给量对钻削力的影响大于主轴转速的影响。