群钻圆弧刃的数学模型和几何角度分析

本文提出了一种根据基本型群钻圆弧刃前、后刀面的数学模型求圆弧刃刃形曲线和几何角度的方法,分析了群钻结构参数与几何参数之间的关系,以及圆弧刃上各点的主偏角K_r,刃倾角λ_s和主前角γ_o的分布,并对群钻与普通麻花钻的几何角度进行了比较。     

改进的面向麻花钻刃形节能优化Dijkstra算法

将Dijkstra算法引入复杂刀具结构节能优化设计,提出了基于Dijkstra算法的麻花钻主刃曲线节能优化设计的方法.针对应用Dijkstra算法求解麻花钻最小钻削功率主刃曲线时存在计算精度不高、效率低、难以保证刃形曲线的光滑性和可刃磨性等问题,利用主刃曲线在半径方向不会发生回头式弯折的特点,提出将前刀面螺旋面离散网络进行径向分段与逐步缩小周向搜索范围来加密网格相结合的方式改进Dijkstra算法的求解过程,以降低其时间复杂度、提高计算效率和计算精度.计算结果表明:改进后的Dijkstra算法既可以使计算效率提高千倍以上,又可以很好地保证主刃曲线及其切削角度分布曲线的光滑性,提高优化主刃的可刃磨性.     

双曲面麻花钻几何参数与刃磨参数关系探讨

探讨了目前还没有引起研究人员广泛关注的双曲面麻花钻的几何参数和磨削成型这种钻型所必须的一组刃磨参数。由于该钻型的主刃是双曲面上的曲线，主刃上任一点的锋角都不同，无法代表整个主刃的结构特点。因此用主刃的外缘和横刃转点的锋角作为其设计几何参数值，并以尾隙角为补充参数，建立确定双曲面刃磨参数的一组方程。     

振动钻削时麻花钻的刀具角度分析

结合低频轴向振动钻削,对麻花钻工作角度的变化规律进行了系统的分析研究,给出了各切削刃工作角度的理论计算公式,结果表明,振动参数取：a=(1~2)s,f/n=2.125~2.25时,可使麻花钻各切削刃在工作前角较大的情况下进行切,在工作前角较小的情况下空切,从而使排屑顺利,主切削刃后面磨损趋于均匀,与普通钻削相比,耐用度提高2倍以上。     

一种新的钻头刃磨方法研究

在分析目前八种钻尖基本形式的基础上,针对普通麻花钻加工精度低耐用度低和原锥面四刃钻头半精加工效率低,主刃负荷分布不合理等缺点,首次提出理论刃形曲线和摆线刃刃磨法,将之用于四刃钻头设计取得了良好的效果。     

基于UG与ANSYS的麻花钻建模及模态分析

为研究麻花钻自身固有属性对钻孔质量的影响,根据麻花钻的实际制造过程,利用UG软件在麻花钻螺旋线法平面内,以实际钻头刃沟铣刀轮廓生成前刀面。基于锥面刃磨法的原理,以一种两面自然相交的方法确定麻花钻的主切削刃及横刃,生成麻花钻后刀面,完成麻花钻的三维建模。根据实际钻削过程,建立麻花钻的动力学模型,并结合ANSYS软件对麻花钻进行模态分析,研究麻花钻在不同夹持长度下对其固有属性的影响,完善麻花钻的结构设计,避免共振,为提高钻孔质量提供理论依据。     

麻花钻后刀面圆柱面刃磨法的几何分析

本文对麻花钻后刀面圆柱面刃磨法进行了几何分析.文中论证了运用圆柱面刃磨法可以使钻头主刃上的各点获得适当的后角,通过分析,得出运用该刃磨法时磨床的调整参数以及钻头各参数之间的相互关系,并给出了相应的计算公式.     

切削碳钢时积屑瘤对切削表面上犁沟和鳞刺的影响

通过对切削表面和与之相关的积屑瘤的观察,指出:由于积屑瘤伸出切削刃之外,以致在切削表面上切出犁沟。通过测量,得到了一些切削条件与犁沟深度及与鳞刺高度之间的关系。把切削条件与犁沟深度的关系曲线和积屑瘤伸出量的关系曲线联系起来观察之后发现:犁沟深度取决于积屑瘤的伸出量,在没有积屑瘤时则取决于切削刃的不平度。在将切削条件与鳞刺高度关系曲线和与积屑瘤前角的关系曲线联系起来观察之后发现:在鳞刺高度达到最大值之前,积屑瘤前角对鳞刺高度有决定性的作用,当积屑瘤前角减小时,鳞刺高度随之增大,当积屑瘤前角增大时,鳞刺高度减小。     

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.     

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.     

纳米/超细晶切屑形成机理的有限元研究

建立了大负前角和钝圆半径联合作用的大应变切削模型,采用有限元分析软件模拟较低切削速度下刀具前角和钝圆半径对切屑形态、等效应变、应力、应变速率、切削温度和主切削力的影响.结果显示,随着刀具前角的减小和钝圆半径的增加,切削变形区中的等效应变、应力、应变速率、切削温度和主切削力均有一定程度的增加,且刀具前角比钝圆半径影响更为显著;负前角切削时,钝圆半径的作用明显减弱;大负前角低速切削时,切屑在相对低的温度、较高的应变速率和应力下发生大剪切应变,形成具有纳米/超细晶结构和高硬度的切屑材料.     

大应变切削制备纳米晶/超细晶切屑形成机理的有限元研究

本文建立了大负前角和钝圆半径联合作用的大应变切削模型,采用有限元Deform分析软件模拟较低的切削速度下,刀具前角和钝圆半径对切屑形态、应力、应变、应变速率、切削温度和切削力的影响。实验结果显示,随着刀具前角的减小和钝圆半径的增加,切削变形区中等效应变、应力、应变速率、切削温度和切削力均有一定程度的增加,且刀具前角相比钝圆半径具有更加重要的影响,而负前角切削时,钝圆半径的作用明显减弱。大负前角低速切削条件下,切屑在相对低的温度、较高的应变速率和应力下发生大剪切应变,形成具有纳米晶/超细晶结构和高硬度的切屑材料。     

双刃斜角切削流屑角的研究

流屑角是金属切削过程中的重要特征参数。关于正交切削和单刃斜角切削以及前角和刃倾角都为零的双刃斜角切削的流屑角的研究比较成熟。而对于前角和刃倾角均不为零的双刃斜角切削流屑角的研究尚存在较大分歧。本文对前角和刃倾角均不为零的双刃斜角切削的流屑角进行研究,建立切削模型;根据切削深度和进给量的不同,该切削模型可导出两种不同的模型;系统地研究前角、安装倾角、刀尖角及进给量和切削深度变化时,流屑角的变化规律并用实验验证,结果表明,该模型可以用来预测双刃斜角切削流屑角。     

非共轴螺旋面微孔钻钻尖的数学模型

根据深微孔加工的特点,阐述了研究钻削深微孔用新型钻尖的重要性;建立了新型钻尖后刀面和前刀面的数学模型;介绍了主切削刃的求解以及非共辆螺旋面钻尖刀面的刃磨原理;得到了给定刃磨参数下钻尖的计算机仿真的结果。     

基于局部摩擦因数模型的切削力预测建模

基于局部摩擦因数模型分别建立前刀面摩擦区、切削刃钝圆区、后刀面摩擦区的受力预测模型,进而获得切削力预测值.以钨钼系高速钢（W6Mo5Cr4V2Al）刀具和20Cr2Ni4合金钢为研究对象建立直角切削实验,通过三向测力仪测量直角切削主切削力和切深抗力,并与预测切削力进行对比,数值基本吻合.分析了切削参数以及刀具前角对切削力大小的影响规律.结果表明切削力随切削速度和刀具前角的增加有减小的趋势,随着切削深度的增加明显增大.      

XXZ—1钻头钻心部分几何参数分析

麻花钻钻心部分的几何参数,是决定钻头切削性能的关健因素。本文通过对XXZ-1钻头钻心部分的前、后刀面、内刃及横刃的分析,给出了它们的方程及横刃主要角度的计算公式等。为机械刃磨XXZ-1钻头钻心部分提供了数学模型,以便优化钻心部分的几何参数,进一步提高钻头的切削性能。     

双圆弧谐波刚轮刮齿加工原理及刀具设计

为提高谐波齿轮的加工精度和效率,提出一种适应双圆弧谐波刚轮的刮齿加工原理和刀具设计方法 .根据包络理论求解谐波刚轮共轭齿廓,并采用最小二乘法拟合;通过构建刮齿加工坐标系和前刀面坐标系求解刮齿刀具共轭面和前刀面模型,并用NURBS曲面拟合;根据牛顿迭代法求解前刀面与共轭面交点获取切削刃数据,导入CAD软件建立刮齿刀具数学...     

可加工陶瓷材料ZrO2/CePO4钻削刀具的磨损

通过ZrO2/CePO4陶瓷的钻削实验,研究刀具磨损特性,分析各因素对刀具磨损的影响.分别应用硬质合金和高速钢钻头对制备的可加工陶瓷ZrO2/CePO4进行钻削加工.通过主后刀面的磨损测试和电镜观察,考察ZrO2/CePO4钻削中的刀具磨损形态、过程以及刀具材料、刀具角度、冷却条件对刀具磨损的影响.结果表明,高速钢刀具因磨损严重,不适于ZrO2/CePO4陶瓷的钻削.可加工陶瓷ZrO2/CePO4钻削过程中,硬质合金钻头的磨损主要包括3种形态:主后刀面磨损、第一副后刀面磨损和横刃磨损.与低碳钢比较,钻削ZrO2/CePO4陶瓷时硬质合金刀具的磨损速度增长较快,冷却条件对刀具磨损的影响显著.刀具材料和冷却条件是影响ZrO2/CePO4陶瓷钻削刀具磨损的主要因素.     

刀具平面在正交剖面系内的角度变换及其应用

在刀具前刀面和后刀面的正交剖面系中,利用作者规定的坐标变换矩阵算符和空间平面的截距方程,建立了刀具正交双斜率平面的坐标变换矩阵表达式,可同时变换四个角度(正交剖面的一组前角和一组后角)。如与刀刃矢量的坐标变换结合,则可同时进行刀刃的四个基本角度(前、后、偏、倾)的变换。此法投影变换形象清晰,矩阵运算方法简捷,尤其当进行多次变换时,较之常用方法优点更为突出。     

刀具几何参数对已加工表面残余应力影响的模拟

建立了平面应变状态下的正交切削模型,并基于热-弹塑性有限元理论和改进的Lagrange方法,利用有限元软件对切削过程和残余应力的获得过程进行模拟,得到了已加工表面残余应力的分布规律,以及刀具前角和刀刃圆弧半径对残余应力的影响规律。研究发现,残余应力的数值随着圆弧半径的增大而增大,随着刀具前角的增大而减小。本文的结论可为调整和控制残余应力、提高已加工表面质量提供指导。