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.     

低频振动钻削钛合金深小孔的试验研究

利用自行设计制造的激振装置和小直径内排屑深孔钻 ,成功地实现了对钛合金的轴向振动钻削加工 ,得到良好的加工效果 .在对振动钻削和普通钻削的加工过程和试验结果进行对比分析的基础上 ,得出结论 :振动钻削改变了钻削机理 ,改善了钻削条件 ,从而可明显地提高入钻定位精度 ,控制断屑过程 ,改善孔壁粗糙度和圆度 ,提高孔径尺寸精度 .振动钻削非常适宜于加工小直径深孔 .     

低频振动钻削钛合金深小孔的试验研究

利用自行设计制造的激振装置和小直径内排屑深孔钻，成功地实现了对钛合金的轴向振动钻削加工，得到良好的加工效果，在对振动钻削和普通钻削的加工过程和试验结果进行对比分析的基础上，得出结论：振动钻削改变了钻削机理，改善了钻削条件，从而可明显地提高入钻定位精度，控制断屑过程，改善孔壁粗糙度和圆度，提高孔径尺寸精度，振动钻削非常适宜于加工小直径深孔。     

轴向超声振动辅助钻削机理与试验研究

针对传统钻削过程中经常出现断屑、排屑困难以及加工质量差等问题, 提出了轴向超声振动辅助钻削加工方法,并研究了其运动特性和断屑机理.利用自行设计的轴向超声振动辅助钻削系统对45号钢进行了传统钻削与轴向超声振动辅助钻削的对比试验.从孔的粗糙度、表面微观形貌、切屑形态等方面进行研究.结果表明,相对于传统钻削,轴向超声振动辅助钻削能有效降低孔表面粗糙度,改善孔表面微观形貌.另外,对试验结果进行方差分析,结果显示主轴转速和超声振幅对孔表面粗糙度有显著影响,其中当振幅在20μm,主轴转速在450r/min时加工效果最好.     

超声振动钻削皮质骨切屑形成机理及表面粗糙度研究

皮质骨钻削加工过程中存在排屑困难、表面质量差等问题.基于超声振动在机械加工领域的优良特性,针对这些问题,本文分析了常规钻削与超声振动钻削的断屑机理,通过搭建超声振动钻削实验平台,观察其切屑形态,通过正交实验研究了主轴转速、进给速度、频率与振幅对表面粗糙度的影响.试验表明:超声振动钻削皮质骨切屑形态呈针状,而常规钻削呈螺旋状;参数对皮质骨骨孔壁的表面粗糙度影响程度依次是进给速度、频率、主轴钻速、振幅,并得到在研究范围内主轴钻速为2 000 rpm、进给速度为50 mm/min、频率为15 kHz、振幅为15μm时获得最优表面粗糙度.     

钛合金小直径深孔的振动钻削研究

钛合金的小直径深孔的钻削是机械加工中的难题之一。采用低频轴向振动钻孔方法解决了这个难题。本文主要就钛合金小直径深孔的振动钻削的刀具设计、断屑排屑、加工质量等进行了研究。     

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。     

阶跃式多元变参数振动钻削叠层复合材料的加工精度

针对叠层复合材料的微小孔加工，提出了阶跃式多元变参数振动钻削新方法。在钻入、钻中、交互区和钻出的多区段钻削模型基础上，分析了产互区的分厚切削特性、自然分屑行性和多倍分离断屑特性。以入钻定位误差、孔扩量、出口毛刺高度作为钻削过程质量评价指标，进行了多元正交多项式回归优化试验。结果表明，阶跃式多元变参数振动粘销显著提高了孔的加工精度，是实现叠层复合材料微小孔加工的一种有效的优化加工方法。     

冷却润滑方式对CFRP/Al叠层钻孔质量及轴向力的影响

为了探究碳纤维复合材料(CFRP)/铝合金(Al)叠层钻孔时不同冷却润滑方式对刀具磨损、钻削轴向力和钻孔质量的影响,进行了微量润滑和干式钻削条件下的钻孔实验。通过建立积屑瘤存在时CFRP钻削模型,揭示了影响轴向力诸因素的内在联系,解释了钻削CFRP层轴向力随加工孔数增加而逐渐变大的原因,分析了CFRP切屑分离原理和叠层制孔质量数据。结果表明:积屑瘤通过改变横刃实际工作长度、积屑瘤夹角、主切削刃摩擦角以及碳纤维实际剪切面上应力状态来影响CFRP钻削轴向力;积屑瘤存在时两种冷却润滑方式下CFRP总钻削轴向力的差异主要来源于横刃处的差异。采用干式钻削方式加工CFRP/Al叠层更易形成积屑瘤,连续加工时CFRP层高硬度的碳纤维挤压刀刃导致积屑瘤较软段不断生长脱落,是影响钻孔质量的重要原因;相比干式钻削,采用半程微量润滑方式加工CFRP/Al叠层能获得更好的钻孔质量。     

和田玉机械式振动深孔钻削系统设计

基于和田玉材料高硬度、高韧性的特点,设计一种外排屑机械振动式深孔钻削系统,完成了加工系统主要部件钻头、振动系统等的设计与仿真。研究了枪钻低频振动方式深孔振动钻削系统理论,为后期和田玉超声波深孔加工机理及其裂纹预防策略研究提供了一定理论支持。     

群钻钻削力研究：群钻钻削的流屑角模型的试验验证（Ⅱ）

通过钻削的流屑角试验，验证了群钻钻削的流屑角模型的可靠性。     

Ca-S复合易切削不锈钢钻削加工性试验研究

本文从钻头的耐用度、钻削力、钻削温度和断、排屑等方面,对新研制的0Cr16Ni10CaS易切不锈钢的钻削加工性进行了试验研究。并利用扫描电镜等手段对钻屑根部进行了观察,分析了其易切削机理。由于复合加入了Ca、S易切削元素,在钻削时,起到了形成微空洞、应力集中源、减少内摩擦和降低加工硬化等作用。因而有效地改善了其钻削加工性。     

微小孔振动钻削机理研究

采用振动钻削的方法对微小孔进行钻削加工,设计制作了一台新型、高效的超声波振动钻削设备,在几种常见材料上,通过改变振动钻削参数,进行孔径为０．２￣１．０ｍｍ的粘削实验;借助扫描电镜,分析孔的表面和剖面形状,对普通钻削与振动钻削加工的孔进行了比较;从入钻过程、孔的尺寸形位精度、切屑切屑形式、孔的表面质量、钻头寿命等方面分析总结出微孔振动钻削的加工机理。     

高温合金轴向超声振动钻削减摩机理

针对高温合金钻削困难、钻削过程中摩擦力大等问题,采用超声振动技术加工.首先,分析了超声振动减摩机理,构建了平均摩擦力与振动参数之间的关系,并得出了平均摩擦力与振幅之间的变化趋势.建立轴向超声振动钻削系统,利用该系统对高温合金进行钻削加工.结果表明:振动振幅对孔壁表面质量的影响符合超声振动钻削的减摩特性.利用优化后的振幅超声振动钻削,与普通钻削相比,切屑形态更加规整,孔壁表面粗糙度值更小,表面质量更好.     

群钻钻削力研究（Ⅲ）：群钻钻削能的理论计算

用“类二维”法和最小能量理论，建立群钻流屑角模型和钻削力预测模型，推导了群钻钻削能的理论计算公式。     

振动钻削中切削力的实验研究系统

讨论了用于研究振动钻削过程的实验研究系统，给出了由此系统所得的实验结果，此系统通过对振动钻削过程中动态切削力的采集及分析处理来研究振动钻削过程，它能够检测出切削过程中出现的异常状态，并可实现对振动钻削过程的监控．     

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。     

振动钻削中切削力的实验研究系统

讨论了用于研究振动钻削过程的实验研究系统，给出了由此系统所得的实验结果。此系统通过对振动钻削过程中动态切削力的采集及分析处理来研究振动钻削过程，它能够检测出切削过程中出现的异常状态，并可实现对振动钻削过程的监控。     

低频周向振动钻床主轴系统等刚度动态力学模型建立研究

分析了低频周向振动钻削切削力,基于控制原理的思想建立了低频周向振动钻床主轴系统等刚度动态力学模型,提出低频周向振动钻削时激振器输出振幅与钻头振幅之间的关系,为周向振动钻削系统设计和振动参数选择提供理论支持.     

群钻钻削力研究─—群钻钻削的流屑角模型（Ⅰ）

本文在文献［１］的基础上，将切屑在前刀面上的运动形式分解为侧卷运动和上卷运动．根据分运动速度的方向和大小，从理论上建立并完善了群钻钻削的流屑角模型，为群钻钻削力预测模型的建立奠定了基础．