分层钻削提高碳纤维复合材料钻孔表面质量的研究*

碳纤维复合材料在钻削加工时易产生毛刺、撕裂、分层等缺陷,是典型的难加工材料。针对碳纤维复合材料特点,提出分层钻削加工的方案,通过增加切削刃长度,降低切削力,保证刃口锋利性来减少碳纤维复合材料的加工缺陷。选用均为TiAlCrN/TiSiN涂层的普通麻花钻头与分层钻削钻头进行碳纤维复合材料孔加工对比试验,结果表明：分层钻削碳纤维复合材料时钻削轴向力较小,钻孔表面质量较好,刀具耐用度更高,适合碳纤维复合材料的钻削加工。     

高速钻削碳纤维复合材料的钻头温度测量研究

以钻削碳纤维复合材料为基础,研究碳纤维复合材料在高速钻削过程中切削速度和进给速度对钻头后刀面温度的影响.采用嵌入式人工热电偶的方法对硬质合金钻削刀具进行测温试验,并用LabVIEW软件获得所需的温度数据和温度曲线.测量结果表明:当进给速度恒定时,刀具的后刀面温度随主轴转速的增加而上升.当主轴转速恒定时,刀具的后刀面温度随进给速度的增加而降低.     

硬质合金扩孔钻和铰刀的切削性能研究

到目前为止,国内外对硬质合金扩孔钻及铰刀的合理使用条件还研究得很不够,这在很大程度上阻碍了它们在生产中的推广使用。本研究课题的目的,就在于企图通过一系列的实验研究,阐明这两类刀具的合理使用条件。 在本篇文章中扼要地报导一下作者对硬质合金扩孔钻及铰刀在加工灰口铸铁时的切创性能研究的成果。文中阐述了刀具的摩损规律并确定了摩钝限度;推荐了硬质合金扩孔钻及铰刀切削部分的合理几何参数;确定了高速扩削及铰削灰口铸铁（硬度НВ１９５～２１０）时刀具的耐用度;并导出了计算切削速度的公式。 与研究耐用度的同时,也对用硬质合金扩孔钻及铰刀加工出的孔的精度与光洁度作了鉴定。 为了对扩孔及铰孔的切削力进行研究,专门设计并制造了两相电阻丝测力仪。在实验研究的基础上推导出了计算扩孔及铰孔时切削扭矩及轴向力的公式。 本研究课题的成果可供在生产中推广使用硬质合金扩孔钻及铰刀之用,也可供进一步对孔加工过程进行理论研究的参考。     

新型硬质合金麻花钻切削性能的试验研究

本文简要介绍了新型硬质合金麻花钴的结构特点,对新型硬质合金麻花钴钻削时的轴向力、切削变形、加工效率、孔的加工精度和表面粗糙度、断屑性能等进行了试验,并与普通麻花钻进行了比较.试验结果表明,新型硬质合金麻花钴的切削性能明显优于普通麻花钻,是一种性能优秀的新钻型.     

碳纤维复合材料小孔钻削工艺参数优化

采用硬质合金麻花钻进行了碳纤维增强树脂基复合材料直径3 mm小孔的钻削试验,研究了工艺参数、刀具磨损对切削力和制孔质量的影响规律.首先,通过钻削试验,测得了不同工艺参数下的钻削力,回归分析得到了钻削轴向力和扭矩与转速和进给速度之间的关系式.然后,通过刀具磨损试验,获得了后刀面磨损量随制孔个数的变化曲线;对孔出口毛刺损伤进行测量统计和分析拟合,得到了毛刺面积与钻削扭矩间的关系式.最后,以材料去除率最大为优化目标,以钻削后无分层且毛刺损伤满足要求为约束条件,建立了工艺参数优化模型,获得了最优转速和进给速度.     

钻削碳纤维增强型复合材料的主切削刃轴向力

碳纤维增强型复合材料的钻削轴向力与其分层、撕裂等缺陷的产生有密切关系。为了探究碳纤维复合材料钻削轴向力随切削用量的变化规律,有效控制加工缺陷的产生,该文从分析碳纤维复合材料的铺层结构出发,研究了复合材料在钻削时的切除过程和切削力分布,完善并应用多层复合材料切削模型,建立了钻削时主切削刃的宏观轴向力与切削用量的关系模型。采用T700/6421碳纤维复合材料样件进行钻削实验,结果证明了该模型的可行性。     

玻璃纤维增强树脂基复合材料厚板钻削试验研究

使用HSS及硬质合金钻头钻削加工GFRP厚板,并利用正交试验分析方法,采用不同的钻削参数对高强玻璃纤维复合材料厚板进行钻削实验,得出了适宜的切削参数.最后,利用正交回归原理建立了轴向力经验公式,预测轴向力随切削参数的变化趋势.     

新型整体硬质合金三刃麻花钻切削性能的试验研究

本文简要介绍了新型整体硬质合金三刃麻花钻的结构特点,对这种新型钻头的切削性能、加工效率、钻削力、孔的加工精度和表面粗糙度、断屑性能等进行了试验,并与普通高速钢麻花钻进行了对比,试验结果表明,新型整体硬质合金三刃麻花钻的切削性能明显优于普通高速钢麻花钻,是一种性能优良的新的硬质合金钻型.     

涂层刀具的有限元分析

为研究Ti Al N/Ti N涂层厚度、层数与涂层结构对刀具的磨损、使用寿命的影响,在相同切削条件下,采用有限元软件DEFORM模拟了未涂层刀具、Ti N涂层刀具、Ti Al N复合多层涂层刀具切削45钢的切削过程,分析了不同涂层刀具的温度场、应力场、主切削力与磨损情况分布变化规律,仿真结果表明,相对于未涂层处理刀具和Ti N涂层刀具,Ti Al N复合多层涂层能够明显降低刀具切削力、切削热,减小磨损,保护切削刃,提高刀具的使用寿命,对于复合多层涂层刀具的设计与加工工艺都具有非常重要的参考意义.     

硬质合金麻花钻的剪切增稠抛光试验研究

针对硬质合金钻削刀具曲面加工效率低的问题,提出了用剪切增稠抛光（Shear Thickening Polishing, STP）方法实现硬质合金钻削刀具的复杂双螺旋曲面的低成本、高效率整体高质量抛光加工. 配制具备剪切增稠特性的非牛顿抛光流体,使用MCR302旋转流变仪测试其流变特性. 基于剪切增稠抛光液的流变特性,对硬质合金麻花钻的刃背、刃带和螺旋槽曲面进行整体抛光. 采用控制变量法分析抛光槽转速和工件转速对硬质合金麻花钻表面粗糙度与材料去除率的影响规律. 试验结果表明,加工后的麻花钻整体表面粗糙度随抛光槽转速的增大先减小再增大,在抛光槽转速为90 r/min时,加工效果最好. 随着工件转速的增加,其整体表面粗糙度先减小后基本不变或略有增加,在工件转速为3 500 r/min时,加工效果最好. 麻花钻材料去除率与抛光槽转速及工件转速呈正相关. 在较优加工参数抛光槽转速90 r/min、工件转速3 500 r/min下,麻花钻经STP 60 min后,其刃背、刃带和螺旋槽表面粗糙度分别从原始的310 nm、450 nm、270 nm降低至10 nm、243 nm、15 nm,刃背和螺旋槽磨削痕迹几乎消失,螺旋槽刃口处缺陷明显减少.     

水平定向钻穿越施工中钻井液渗透对孔壁塑性半径的影响

以大直径水平定向钻进(HDD)在实际砂土层的工况为对象,通过理论分析和实验室测试的方法推导HDD钻孔孔壁的塑性半径的计算公式,并对试验测试结果进行分析。结果表明:当压差等于零或内压大于外压时,孔壁塑性半径受到钻井液渗透的影响非常小,几乎趋近于一个定值;当内外压差小于1.0 MPa时,塑性半径受钻井液渗透影响程度呈指数增加,当内外压差大于1.0 MPa时,其理论值已经超过了实际工程钻井液渗透的半径。     

不同钻具在松软煤层打钻成孔研究

在介绍赵庄矿井煤层赋存概况的基础上,简述了软煤层施工瓦斯抽放钻孔现状,通过对赵庄矿不同钻具打钻方案的比较,指出50mm×1 000mm的浅槽螺旋钻杆具有较好的打钻效果.     

立式振动钻床上麻花钻切削性能的研究

利用自行研制的立式振动钻床对麻花钻的振动切削性能进行了系统研究。结果表明，振动钻削可提高麻花钻的切削性能，实现切屑的自主控制，断屑可靠，排屑顺利，麻花钻入的定位精度，孔径尺寸精度，形状精度以及孔的表面质量均得到是明显改善，与普通钻削相比，刀具耐用度提高１．５倍以上。     

低固相阳离子聚合物钻井液体系的研究

介绍了一种由聚季铵盐型有机阳离子聚合物（ＣＯＰ）、硝基腐殖酸（ＮＨｍ）、聚乙烯醇．（ＰＶＡ）、膨润土等配制的低国相阳离子聚合物钻井液体系．评价了该钻井液体系的粘度、切力、滤失性能、抑制性能以及抗盐、抗温能力，考察了该钻井液体系的抑制剂—有机阳离子聚合物与常用钻井液处理剂的配伍性能．含１０％ＮａＣｌ的低国相阳离子聚合物钻井液在１２０℃滚动１２ｈ后的性能如下：（１）密度为１．０８～１．０９ｇ／ｃｍ３；（２）ＰＨ值为６．５～７；（３）切力为１～４Ｐａ；（４）表观粘度为９～２４ｍＰａ·ｓ；（５）在常温０．７ＭＰａ下的ＡＰＩ滤失量为７．０～１３．４ｍｌ，在１２０℃、３．５ＭＰａ下的ＡＰＩ滤失量为２８～４３ｍｌ．页岩在１０％ＮａＣｌ水溶液、０．１％ＣＯＰ水溶液及该钻井液体系中的回收率分别为６５％～６８％，９１％，８７％～９１％．车铵盐型有机阳离子聚合物与阳离子型及非离子型钻井添加剂相配伍，但与复合离子型及阴离子型钻井液添加剂不配伍．该钻井液体系完善后可用作防塌钻井液     

无机盐对两性离子聚合物在粘土表面吸附的影响

通过测定无机盐对具有不同分子结构两性离子聚合物在粘土表面吸附特点,确定出了两性离子聚合物分子结构特征对其在粘土表面吸附规律及其受无机盐影响的变化规律。     

水平井段旋转钻进时钻头侧向力及钻进趋势试验研究

进行水平井段旋转钻进时钻头侧向力的试验研究,并将钻头侧向力分解为方位力和井斜力,以这两个力的变化规律为基础,对待钻井的钻进趋势进行预测。结果表明:随着钻压和转速的增加,方位力和井斜力的变化规律不同,增加钻压,两个力波动的频率变小,波动的能量变大,但方位力的波动频率大于井斜力的波动频率,方位力的波动能量小于井斜力的波动能量;增加转速,方位力的波动频率变大,波动能量几乎不变,井斜力的波动频率变化不大,但波动能量变大;在实际的钻进过程中,为避免"方位漂移"现象的加剧,建议使用较低钻压或者高钻压钻进;为避免井斜加剧,建议使用低钻压和低转速钻进。     

基于深孔钻削噪声信号的钻头磨损特征提取方法研究

采用深孔钻削过程中的噪声信号对钻头的磨损状态进行监测,建立了钻削过程噪声信号采集系统。运用改进的经验模态分解方法对经过广义形态滤波后的噪声信号进行了模态分解,获得了钻削噪声信号的本征模态函数。采用希尔伯特变换对本征模态函数进行处理,获得了与本征模态函数对应的边际谱。研究了谱频段能量和峰值随钻头磨损的变化规律。结果表明,边际谱频段能量和峰值与钻头磨损状态之间存在密切联系,根据噪声信号边际谱特征参数的变化规律可实现钻头磨损状态的监测。     

瓦斯抽放水平长钻孔定向施工技术

为了解决长钻孔弯曲及塌孔问题,在分析钻孔弯曲的影响因素和弯曲机理的基础上,提出了优化组合钻具的施工方案,设计了套筒式稳定器及锥形刮刀钻头,并在鹤岗南山矿试验应用.结果表明:采用组合式钻具钻孔平均深度较改进前增加了71.92 m,瓦斯抽放稳定.     

浅谈钻井冲洗液在钻探施工中的重要性

介绍了常用钻井冲洗液的类型及适用地层，通过亲自实践总结出钻井冲洗液在钻探施工中的重要性。为今后相关钻探施工工作提供借鉴。     

基于钻井液的无线通信系统模型及其协议研究

分析发现目前国内外关于钻井液信道中数据通信协议及其体系结构的研究较为缺乏,这在一定程度上限制了钻井液通信系统的研究和发展,不能满足钻井工艺提高的要求.而且由于随钻测量系统信道独特的特征,不能直接套用现有的计算机网络通信中的协议及其体系结构.参照了现行的国际标准,根据钻井液信道的特点,设计了三层结构的数据下行通信模型和四...