小直径深孔振动钻削系统设计与试验

振动钻削是解决小直径深孔加工的有效工艺途径之一。钻削效果的好坏主要取决于振动系统的性能、钻头的设计和参数的选择，本文就这几个问题，设计了新型的振动系统和 Ｄ Ｆ 钻头，并进行了６ｍ ｍ 和８ｍ ｍ 深孔钻削试验，取得了良好的工艺效果。     

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。     

基于灰色关联分析的颅骨微创小孔多目标钻削参数

基于脑深部刺激套管电极的穿刺要求，本研究采用直径3 mm高速钢麻花钻头作为微创骨孔钻削工具，以成年猪颅骨为钻削对象，建立辅助函数，以灰色关联度和切屑容积系数为颅骨钻孔质量的评价指标，优化颅骨微创小孔的钻削参数。结果表明：对于直径3 mm的高速钢麻花钻头，当进给速度为30 mm/min、主轴转速为600 r/min时，具有最高的灰色关联度值0.906 925 54,灰色关联度响应图表明主轴转速相对于进给速度对钻削力和钻削温度的影响更为显著；该钻削参数组合下，切屑为螺旋短屑，其切屑容积系数为35.71,处于合适范围。     

新型钻头刀头结构的mises应力分析

本文采用金属加工有限元分析软件Advant Edge FEM对新型可换头钻头的钻削过程进行了研究,建立了钻头的有限元分析模型,对钻头刀头进行了mises应力分析,并找出了钻头容易崩刃的关键位置,为钻头结构的改进、钻削参数的优化提供了有效的方法和数据。     

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。     

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。     

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.     

枪钻几何结构参数对钻削力影响规律的研究

枪钻钻头自身独特的复杂结构使深孔钻削的过程变得较为复杂。钻头几何结构参数设计的不合理会引起钻削力较大,导致温度升高、刀具磨损严重和降低孔加工质量等一系列问题。本文通过对钻头静力学分析,借助群钻钻削力的计算方法,将刀具内、外刃分解为微切削单元进行分析进而建立枪钻钻头的力学模型。通过数值仿真研究枪钻钻头几何结构参数的改变对钻削力变化的影响规律,从而进一步优化相关参数并通过实验验证。试验结果表明,钻削力的变化与仿真分析的规律相吻合,进而为枪钻几何结构的优化设计提供了依据。     

枪钻几何结构参数对钻削力的影响规律

枪钻钻头自身独特的复杂结构使深孔钻削的过程变得较为复杂。钻头几何结构参数设计得不合理会引起钻削力较大,导致温度升高、刀具磨损严重和降低孔加工质量等一系列问题。通过对钻头静力学分析,借助群钻钻削力的计算方法,将刀具内、外刃分解为微切削单元进行分析进而建立枪钻钻头的力学模型。通过数值仿真研究枪钻钻头几何结构参数的改变对钻削力变化的影响规律,从而进一步优化相关参数并通过实验验证。试验结果表明钻削力的变化与仿真分析的规律相吻合,进而为枪钻几何结构的优化设计提供了依据。     

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 .     

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。     

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.     

基于UG的麻花钻三维实体参数化设计

为了解决麻花钻的参数化设计问题,根据麻花钻钻刃的数学模型,利用UG软件建立麻花钻的三维实体模型,再利用UG的二次开发功能开发出直柄标准麻花钻和锥柄标准麻花钻的三维实体参数化自动生成系统.将麻花钻三维实体建模过程和二次开发的程序导入UG软件运行,可简便地生成不同参数下的各种标准麻花钻三维实体模型.系统运行简单可靠,可为麻花钻设计、加工提供依据.     

四刃钻头的研究

四刃钻头一次走刀可以完成钴、扩两道工序,既可用于孔的粗加工,又可用于孔的半精加工,一刀两用。特别适用于数控机床及组合机床生产线上孔的加工工作。它可以代替φ15mm 以上的普通麻花钴及扩孔钻,是一种很有潜力的新型孔加工刀具。     

磁控溅射CrAlTiN涂层高速钢麻花钻的钻削试验研究

涂层技术是改善高速钢刀具切削性能的最有效方法之一。用磁控溅射离子镀CrAlTiN涂层M2高速钢麻花钻,在干式切削条件下对三种不同强度和硬度材料进行钻削试验,结果表明M2高速钢麻花钻经CrAlTiN涂层后,使用寿命显著提高。但随着被加工材料强度和硬度的提高,钻头寿命提高幅度下降,尤其是钻头重磨后下降幅度更大。因此要充分发挥涂层的作用,必须合理地选择高速钢基体和刀具几何参数。     

基于麻雀搜索算法优化支持向量机的刀具磨损识别

针对微小深孔钻削刀具磨损状态检测的工程需求,提出了基于钻削声信号的麻花钻头磨损状态识别方法。根据不同磨损程度的麻花钻在钻削过程中的声信号,使用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)将声信号分解成若干个固有模态函数(intrinsic mode functions, IMFs),通过时频联合分析探索刀具磨损与声信号特征之间的关联规律;再使用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化支持向量机(support vector machine, SVM)的参数,并利用SVM实现基于声信号特征的刀具磨损状态识别。实验结果表明,微小深孔钻头磨损程度与钻削声信号特征之间存在非线性耦合关系,声信号高频特征对钻头磨损程度的变化非常敏感;采用经过SSA优化后的SVM算法,基于优选的IMF特征能够准确识别钻削刀具磨损状态,识别准确率可达98.246%。     

麻花钻锥形钻尖刃磨参数的优化

为了减少麻花钻在加工过程中的轴向推力和扭矩,对其锥形钻尖的刃磨参数进行优化。首先将钻尖几何形状参数化,获得钻头横刃和主切削刃的离散模型并用于计算钻头的推力和扭矩,通过钻削试验验证了力学模型的计算精度。然后建立分别以推力、扭矩、推力与扭矩加权和最小化为优化目标,以钻尖刃磨参数为优化变量的模型,并采用遗传算法进行求解。根据优化结果确定了3种优化目标下的钻头最佳几何形状。采用优化后的麻花钻进行钻孔试验,结果表明,与标准麻花钻相比,其推力和扭矩大幅降低,同时钻头推力和扭矩的计算值与实测值误差也均在8.4%以内,误差相对较小,证明了该优化方法的有效性。     

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.     

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.