基于深度学习的TC32钛合金BTA深孔钻削容屑系数和切屑形态研究

在钛合金深孔钻削过程中,由于其难加工性经常会存在刀具磨损严重、排屑困难和内孔表面质量差等问题。为了获得具有良好内孔表面质量和切屑形态的钛合金深孔类零件,以新型钛合金TC32为研究对象,在不同工艺参数下基于深度学习和BP神经网络进行了TC32钛合金的容屑系数预测和加工试验验证。研究结果表明:预测模型的决定系数R 2为0.921,拟合程度和精度较高,预测性能良好;当进给量为0.08 mm/r、主轴转速为435 r/min时容屑系数为5.6,切屑形态以C形屑和短带状屑为主,排屑顺畅且加工过程稳定。

空心车轴错齿BTA深孔加工的切屑形态分析

以DZ2材料TTA-J404型动车车轴深孔加工为例,对错齿BTA深孔钻削技术进行了测试验证,对切屑进行了深入的分析,确定合理的切削参数,指导企业选择正确的深孔加工工艺,对企业正常运营生产及我国高速列车零部件国产化进程都具有一定的指导和创新意义。

BTA深孔加工中流体力引起的钻杆涡动的研究

分析了BTA深孔加工中钻杆和工件内孔壁间由于切削液的存在而引起的旋转钻杆涡动问题。首先以非线性形式给出了钻杆旋转时受到的切削液反作用力,然后建立了有流体力作用时钻杆运动的数学模型,分析了切削液引起的钻杆涡动和失稳的力学机理与条件,证明了失稳的主要原因是自激振动,而激振力引起的次谐振是次要原因。通过分析失稳与钻杆运动参数的关系,得出了对生产实践有指导意义的切削用量选择准则,理论分析结果与实际生产中使用的数据一致。

BTA深孔钻切削过程实验研究

通过BTA深孔钻削加工过程的实验,探讨了其切削机理,主要研究了BTA钻头切削部几何角度和切削用量对切屑变形的影响。实验结果显示,中心切削刃切下的切屑变形最大,各切削刃对切屑变形的影响趋势基本相同。本实验研究丰富了深孔加工的切削机理,为优化深孔加工的切削参数奠定了基础。

错齿BTA深孔钻削切屑变形断裂影响因素研究

利用错齿BTA深孔钻削切屑弯曲变形规律,对导致错齿BTA内排屑深孔钻切屑断裂的影响因素进行了分析,通过试验研究了错齿BTA深孔钻削切屑的变形断裂随刀齿钻削半径、钻削工艺参数、断屑台尺寸的变化规律。研究结果表明,刀齿钻削半径对切屑厚度影响很大,随钻削半径的增大,各刀齿切屑厚度增大,切屑厚度最大值点均位于刀齿切屑大径边缘且中心齿、中间齿、外齿的切屑厚度最大值依次减小;与转速相比,进给量对切屑厚度和切屑应变增量的影响更大,随进给量增大,切屑厚度增大,切屑应变增量增大;随断屑台宽度减小、高度增大,切屑应变增量增大,断屑条件改善。

BTA深孔钻削EA4T钢的屑形研究

通过深孔钻床加工同批次空心车轴试验,研究错齿BTA深孔钻在不同切削参数(切削速度、进给量、切削液流量及压力)下的切屑形态对排屑效果的影响。由试验可知:当切削速度为80m/min、刀具进给量为0.2mm/r、切削液压力达到2.8MPa、切削液流量控制在90L/min时,加工后所产生的C形屑是深孔钻削排屑过程中的理想屑形。

BTA深孔钻加工工艺影响因素的实验探究

研究深孔加工过程中的直接影响因素,通过实验数据对比和理论分析,证实了材料、钻杆稳定性、切削液及钻削用量等诸多因素对钻削工艺有影响;并依据可行性原则提出一些策略和方案,为深孔工艺的设计和操作者提供参考。

BTA深孔钻杆的涡动研究

对BTA深孔钻杆在加工过程中的涡动问题进行研究。分析了在切削液作用下BTA钻杆与内孔接触与非接触时的钻杆受力情况,得到钻杆在涡动面上的运动平衡方程,推导出钻杆发生涡动的理论涡动点和钻杆脱离内孔的理论阀值点。总结出钻杆因不平衡量作用时产生的偏心距小于理论涡动点时,钻杆不会产生涡动,即使存在最终也会因切削液流体力作用而消失;同时涡动角频率的绝对值小于理论阀值时,钻杆会脱离孔壁,而涡动角频率达到阀值后,钻杆运动就可能发展成为沿孔壁反向滚动的定常涡动。所得结论对BTA深孔加工的动态稳定性研究,尤其是对钻杆扰动和偏心现象的研究,具有理论和实际意义。

BTA深孔钻杆振动主动控制实验研究

为减小BTA深孔钻削加工过程中钻杆振动对刀具寿命和工件加工精度的影响,开发了一种钻杆振动主动控制系统。所设计的超磁致作动器(GMA)能够满足钻削振动高频响和高精度的控制要求。在系统总体设计的基础上分别对钻杆振动模型和作动器动力学特性进行了分析,建立了传递函数模型。利用MATLAB软件对PID算法控制系统进行仿真,最终通过实验验证了所设计的振动主动控制系统对钻杆振动抑制的有效性。

内外切削液共同作用下的BTA钻杆的涡动条件

主要研究BTA深孔钻杆在加工过程中的涡动问题,通过分析BTA钻杆在内外切削液共同作用下的受力情况,推导出钻杆在涡动面上的平衡方程,从而获得钻杆涡动角频率与偏心距的函数关系以及钻杆发生涡动的条件。所得结果对BTA深孔钻的动态稳定性研究,特别是切削液对钻杆的扰动影响和钻杆偏心,具有理论和实际意义。

错齿BTA深孔钻削切屑变形及刀屑接触长度分布规律研究

断排屑问题一直是错齿BTA内排屑深孔钻削的难点,通过建立切屑流经断屑台的几何变形模型分析了刀屑接触长度对错齿BTA钻削切屑的变形断裂的影响,采用有限元分析软件DEFORM-3D建立了错齿BTA钻头钻削仿真模型,对各刀齿切屑的形成及变形规律进行了分析,研究了刀屑接触长度随刀齿钻削半径分布规律及其随钻削条件的变化规律,并利用实验对仿真结果进行了验证分析。结果表明,仿真结果可信,刀齿钻削半径对切屑的变形及刀屑接触长度影响很大,刀屑接触长度随钻削进给量增大而增大,随转速增大而减小,随工件材料强度增大而增大。

基于BTA原理的轴套深孔加工方法

介绍了基于BTA原理设计的轴套深孔加工方法，即钻杆外冷却、内排屑钻孔法，用于加工直径16—40mm、深径比在100以内的的深孔。在使用普通车床的卡盘、中间支架和刀架滑板的基础上，设计了一套包括动力头、给液器等装置，解决了轴类零件中心找正、装夹固定、钻头定位和导向等难题，其结构简单，可以方便地在普通车床上使用。并且通过不同的方法组合，也可以用于板类零件加工深孔。给出了详细的加工方法和参数选用，经过实际生产使用表明，该装置运行可靠，操纵维护方便。

深孔加工切削液造成BTA钻杆涡动分析

利用BTA钻杆内切削液的Reynolds方程,得出钻杆所受流体力与钻杆转速、涡动和挤压效应之间的关系。分析深孔加工钻杆产生涡动的原理,指出促进钻杆正进动的流体分力是钻杆发生涡动的根本原因。模拟并分析了在不同时刻钻杆圆涡动形态,指出在只受到流体力时,钻杆可以稳定地运动。研究钻杆的反进动,揭示挤压油膜阻尼器的工作原理。利用MATLAB软件模拟分析添加挤压油膜阻尼器前、后钻杆的运动情况,证明挤压油膜阻尼器可以显著减小钻杆涡动。

BTA深孔钻结构优化

深孔加工技术中钻孔时出现偏斜是普遍存在的问题,加工又一难点是排屑困难。提出了用切削液消除或减小钻孔偏差的数学模型,其原理是液压锁紧,基于以上原理设计了带正锥度的BTA深孔钻,并通过实验验证其加工出的工件孔轴线的偏斜度得以减小;另外通过在BTA喉部后端设计二级入流口以形成一定负压,完成负压抽屑作用,利用CFD软件对优化后的BTA深孔钻进行流体仿真,观察到BTA深孔钻喉部的排屑效果显著提高。

BTA深孔钻削系统粘滑振动及多瓣形振纹形成原因分析

使用BTA加工系统对一批深度为1060 mm的工件进行深孔钻削,进给至中后期,加工表面存在严重质量缺陷,表现为多瓣形周期性振纹;为探究振纹形成原因,通过工件-刀具耦合摩擦模型,建立钻削系统运动微分方程并将实际物理参数代入解中;对比钻削系统进给至300 mm和900 mm深度时钻削系统的响应特征,发现中后期时钻削系统发生明显粘滑振动;结合CAE分析讨论进给至不同时期的钻杆末端振动类型及钻头加速度-频域响应结果,发现当进给至900 mm深度时,钻削系统鲁棒性明显低于进给至300 mm时的鲁棒性;利用加速度传感器对BTA钻削系统开展实验研究,当钻削系统发生粘滑振动现象时,实测出具有较明显周期性特征振动信号,且与工件出现周期性瓣形振纹的时间吻合。

TiAlN涂层错齿BTA钻头钻削性能与磨损机理研究

为提高错齿BTA钻头的钻削寿命与钻削孔的质量,采用TiAlN涂层与未涂层错齿BTA钻头对核电管板进行深孔钻削试验。通过扫描电子显微镜观察钻头的磨损形貌、能谱仪分析失效钻头刀齿表面物质的结构,揭示错齿BTA钻头的磨损形式与机理。研究TiAlN涂层对钻削核电管板错齿BTA钻头的钻削性能、钻削力、加工孔表面粗糙度、孔径偏差的影响。结果表明:错齿BTA钻头磨损最严重的是外齿与第1导向条,钻头的磨损主要以黏结磨损、扩散磨损和磨粒磨损为主,刀齿切削刃的磨损影响钻削力,外齿定径刃的磨损影响加工孔径,导向条的磨损影响加工孔壁的表面粗糙度;TiAlN涂层使错齿BTA钻头的钻削能力提高2.8倍,减小钻削扭矩和扭矩值的波动,提高钻削孔的质量。

枪钻机床改装BTA钻床

客户加工不锈钢热交换器冷却孔,数量多,单管钻系统(Single Tube System)也称BTA系统(Boring Trepanning Association)。相对于枪钻系统来说,单管钻系统加工效率高,所加工孔的质量好,适合批量加工。所以很有必要把一台内冷深孔钻床(枪钻)改装成BTA钻床来加工交换器冷却孔。此套装置基于模块化设计思想,装置设计简单,方便拆卸,用完后可以迅速换回枪钻钻床保证了枪钻机床的完整性,为机床的模块化发展提供了重要的参考。

微量润滑条件下BTA钻杆振动特性分析

研究了深孔加工微量润滑条件下,BTA钻杆的振动机理。结合理论分析,建立了钻杆振动有限元模型,利用ANSYA软件对微量润滑条件下深孔钻杆振动特性进行数值模拟。所得结论对BTA深孔加工的动态稳定性研究与深孔加工工艺的优化具有理论和实际意义。

三切削刃BTA深孔钻钻削过程研究

通过试验对3个切削刃BTA深孔钻削过程进行了研究,主要分析了在特定的深孔条件下切屑变形和钻削力的情况。通过对测试系统所得到的试验数据进行评估和证实,阐述了BTA深孔钻轴向力的组成和切屑变形、刀具磨损以及钻削力之间的关系。研究结果表明,钻头的内刃在切削过程中产生的切屑变形最大,3个切削刃(内刃、中间刃、外刃)的切削力和切屑变形的总体变化趋势是相同的。

一种基于BTA系统的高强钢深孔钻削技术

通过对某超高强钢材料零件在深孔钻削过程的钻头受力分析,结合加工设备的功率和扭矩,介绍了一种基于BTA系统的深盲孔钻削技术,解决了高强钢深盲孔加工的技术难题,为结构类似的产品深孔加工提供了借鉴。