奥氏体不锈钢钻削变形系数的实验研究

以奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti为工件材料,应用最新研制的涂层钻头进行大量切削实验,研究钻削参数对变形系数的影响以及变形系数与轴向力、转矩和钻削温度之间的关系．结果表明,不锈钢钻削变形系数反应了轴向力的变化趋势．实验还揭示了奥氏体不锈钢钻削加工中切削速度和进给量的变化对变形系数的影响规律．研究结果为奥氏体不锈钢钻削刀具选择及其参数的优化提供了依据．     

基于螺旋面钻头振动钻削实验研究及机理分析

通过振动钻削实验装置,采用普通麻花钻和螺旋面钻头在不同的振动钻削参数下对高温合金和碳钢进行振动钻削实验,分析基于螺旋面钻头普通钻削和轴向振动钻削条件下不同的断屑效果.并针对钻削中轴向钻削力和扭矩进行实验研究和理论分析,研究普通麻花钻和刃磨螺旋面麻花钻对加工过程的不同影响.实验结果表明:与普通钻削所得的切屑比较,振动钻削有利于断屑,切屑体积小,排屑顺畅;复杂螺旋面振动钻削中轴向力与扭矩比普通麻花钻小,其轴向力的变化过程也比普通麻花钻平稳.     

高速钻骨过程中切削力的仿真与实验研究

基于弹塑性有限元模型,实现高速钻骨时骨组织-器械交互状态的仿真;根据动物标本钻骨实验结果,通过优化方法实现模型损伤参数的快速辨识;结合有限元仿真和标本骨实验,研究高速钻骨过程中切削力随不同钻削参数的变化规律。研究结果表明:钻削轴向力仿真结果与实验结果较吻合,验证了损伤参数的有效性及有限元模型的适用性;手术中应该选择较小的进给量和更高的钻速以实现安全钻削。     

数控机床振动钻削运动学特性及加工参数优化

针对TA6钛合金难加工的特点，通过麻花钻对合金实施振动钻削测试。研究结果表明：与常规钻削方式相比，钻削力发生了动态分量的显著提升，更易生成切屑。本实验振动钻削形成的轴向力与扭矩均值相对常规钻削方式下降比例为10%～15%。提高钻削速度后，形成了明显波动的轴向力与扭矩，但整体波动程度很小。当振幅提高后，轴向力降低，而扭矩则表现为先降低再升高的变化特征。     

麻花钻的钻削参数对钛合金钻削性能的影响

为提高麻花钻对钛合金材料的钻削工艺,采用DEFORM-3D软件建立了麻花钻钻削钛合金的有限元仿真模型。应用正交试验分析了在钻削过程中,钻头直径、钻削速度、进给量3个因素对麻花钻轴向力的影响。采用极差和方差分析,确定了最优钻削参数组合并检验了各因素对轴向力的显著性。根据正交试验数据,利用MATLAB软件进行了多元线性回归分析,建立了钻削力的数学模型。通过经验公式计算与仿真数据的对比分析,为后续钛合金材料在实际钻削加工过程中钻削参数的选择、优化提供了理论依据。     

小孔钻削加工自适应控制

本文介绍了一种用单片机探制的小型台钻,它可以实现小孔钻削加工自适应控制.应用装在钻床夹具与工作台之间的测扭、测力压电日用品体传感器,同时测量轴向力与扭矩的变化值,根据所测扭矩、轴向力大小调整钻削进给量,控制钻头轴向进退及排屑,从而保证小孔、深孔的加工效率与可靠性.     

小孔钻削加工自适应控制

本文介绍了一种用单片机探制的小型台钻，它可以实现小孔钻削加工自适应控制．应用装在钻床夹具与工作台之间的测扭、测力压电日用品体传感器，同时测量轴向力与扭矩的变化值，根据所测扭矩、轴向力大小调整钻削进给量，控制钻头轴向进退及排屑，从而保证小孔、深孔的加工效率与可靠性．     

静态旋转侵彻混凝土力学仿真与实验研究

为研究静态旋转侵彻过程中力学和结构参数之间的匹配关系,按照经典切削理论建立了静态旋转侵彻混凝土的经验公式,应用LS-DYNA软件对其作用过程进行了数值仿真。利用正交实验法进行了静态旋转侵彻混凝土模拟实验,并利用经典Levenberg-Marquardt算法拟合经验公式,得到了轴向力和扭矩、侵彻量、旋转侵彻体直径和旋转速度之间的经验关系。实验结果表明:经验公式与仿真结果相符合,旋转侵彻体直径对轴向力的影响较大,进给量对扭矩的影响较大,钻速对轴向力及扭矩的影响较小。     

TC4钛合金小孔钻削试验及钻孔质量研究

为了研究TC4钛合金的小孔钻削性能,采用单因素试验设计,利用DEFORM-3D软件建立钻削仿真模型,并结合钻削试验对比,分析了小直径麻花钻的主轴转速与进给速度在单一变量下对钛合金钻削轴向力的影响趋势。结果表明:钻削轴向力随主轴转速的增大而减小,随进给速度的增大呈波动上升趋势。基于钻削试验数据,利用MATLAB软件进行了多元回归分析,建立了钻削轴向力与进给速度、主轴转速之间的关系式,并进行了对比验证。通过立式显微镜对不同钻削参数下钻孔表面形貌和钻屑形态进行了观测与分析。     

轴向振动钻孔工艺参数对切削力的影响

在对轴向振动钻削过程进行运动分析的基础上，对轴向振动钻孔切削力进行了系统研究，给出了瞬时切削力和平均切削力的理论表达式。通过实验，获得了切削力和工艺参数之间的关系。研究结果表明，进给量和振动振幅是影响切削力的主要因素，切削速度和振动频率对切削力的影响较小，而频转比对切削力的影响很大。     

奥氏体不锈钢小孔钻削有限元

基于切削加工的热- 弹塑性有限元方程并在一定假设的条件下,建立了金属小孔钻削加工的热力耦合有限元模型.分析、研究了钻削力、扭拒及钻削温度随进给量的变化规律.同时采用ABAQUS 软件对难加工材料1Cr18Ni9Ti进行了钻削加工模拟,并分析、讨论了模拟结果.通过与试验数据比较,证明了所建立的有限元模型的正确性.     

Research on High-Speed Drilling Performances of Austenitic Stainless Steels

Due to specific properties arising from their structure (high ductility, high toughness,strong tenacious and low heat conductivity), the stainless steels have poor machinability. The drilling of the stainless steels becomes the machining difficulty for their serious work-hardening and abrasion of tools. In this paper, the austenitic stainless steel is used as the work-piece to perform the contrastive experiments with the TiN coated and TiAlN-coated high-speed steel drills. The cutting force, torque, cutting temperature, and the abrasion of drills and tool life are tested and analyzed in the process of high-speed drilling. Experiment results show the effect of drilling speed on cutting force, cutting temperature, and drill wear. TiAlN-coated drills demonstrate better performances in high speed drilling. The research results will be of great benefit in the selection of drills and in the control of tool wear in high speed drilling of stainless steels.     

用于深水套管切割的水力式内切割装置设计及研究

随着中国进入深水勘探阶段,机械式割刀越来越难以快速、高效地进行深水套管切割。针对此问题,在课题组前期研究的基础上,设计了一种用于深水套管切割的水力式内切割装置,并针对其结构特点,对其工作原理进行了介绍。结合水力式内切割装置的结构与工作原理,建立了活塞与割刀的几何模型,分析了割刀刀尖切割半径与活塞位移间的关系,并得到了工具切割套管所需最大扭矩和井口转盘所需提供的最小扭矩的关系式;最后通过建立的相关数学模型,借助MATLAB软件对影响其切割效率的因素进行了分析,结果表明:(1)随着割刀端面角的增大,活塞所需移动位移也增大但工具切割扭矩却降低;(2)工具切削扭矩随钻井液驱动力的增加而增加;(3)井口扭矩随切削深度的增加而增加,在切削深度不变时,井口扭矩随着转速的增大而增大,并给出了最好切削效果下的割刀端面角和切割转速的建议。研究结果对用于深水套管切割的水力式内切割装置设计和优化具有参考价值。     

侧钻开窗过程中铣鞋受力分析

在侧钻开窗过程中,选择动力钻具、确定钻压和转速等参数的重要依据是铣鞋在开窗过程中的受力状态。建立套管-铣鞋的相互作用模型,并编制计算程序对铣鞋受力情况进行分析,获取不同施工参数(如钻压、切入角度和转速)对开窗铣鞋的受力和钻进速度的影响;并进行多组套管开窗实验验证所建立套管相互作用模型以及仿真结果的正确性。结果表明:在整个开窗过程中,随着铣鞋铣入套管的深度加深,侧向力逐渐变小,变为0后反向增加;钻压越大铣鞋上的扭矩和钻进速度越大;切入角度越大铣鞋上的侧向力和扭矩越大。     

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.     

基于Oxley's理论的300M钢正交切削加工变量的预测

为获得300M钢正交切削加工过程变量,通过以Oxley's解析加工预测理论为基础,利用Labview软件编写正交切削仿真算法,并开发正交切削仿真模块,依据300M钢的仿真结果分析不同切削参数对剪切角、切削力、切削温度、应力和切削厚度等加工变量的影响规律,并验证了正交切削仿真模块的准确性.结果表明:随切削参数的变化,剪切面长度与主剪切区厚度的比值在6～7变化,剪切角在20°～30°变化;主切削力、进给力和切屑厚度均随主轴转速的增加而下降,随进给量的增加而上升;主轴转速及进给量的变化对剪切区的温度和流动应力影响较小,但刀-屑接触区的温度随主轴转速、进给量的增加而上升,刀-屑接触区的流动应力随主轴转速、进给量的增加而下降,且正交切削仿真模块的仿真结果与试验结果更吻合.     

基于Lemaitre模型的辊式冲裁工艺断面质量分析

为了准确表征材料变形中逐渐劣化的过程,引入考虑损伤与裂纹萌发的弹塑性本构模型.基于Abaqus/Explicit的二次开发接口,编写耦合Lemaitre损伤模型的用户子程序,根据算例验证其可靠性.通过反复加载-卸载拉伸试验并利用弹性模量变化法来获得损伤参数值.建立辊式冲裁工艺有限元模型,应用Lemaitre损伤模型来预测断面质量,并进行试验验证.分析冲裁间隙、模具磨损与板厚等工艺参数对断面质量、冲裁力及扭矩的影响.结果表明:前刃口断面质量总体上要好于后刃口,但光亮带具有一定的倾角;塌角区会随冲裁间隙增加而增大;模具磨损程度增加会导致毛刺急剧增大;最大冲裁力与扭矩会随着板厚的增大而增大.     

PDC切削齿与岩石相互作用模型

使用可以加载钻压的试验设备,在不同钻压、切削面积、切削速度和切削齿后倾角条件下对不同性质的岩石进行钻进试验,通过对试验数据的多元非线性回归分析,建立新的PDC切削齿与岩石相互作用模型。结果表明:切削面积是影响切削齿受力的主要因素;切削齿受力随切削面积、切削齿后倾角和岩石可钻性级值的增大而增大;切削齿受力与切削速度呈对数关系。