GH4169深孔结构的BTA扩孔钻钻削试验与仿真研究

为解决镍基高温合金GH4169深孔结构扩孔加工时刀具磨损严重、切削负载大、钻削温度等问题,开展深孔钻削试验和钻削仿真研究,研究扩孔钻刀片的磨损机理及刀片前角、后角和刀尖圆弧半径对钻削力和钻削温度的影响规律。结果表明:深孔钻削GH4169时BTA单齿扩孔钻刀具表现为前刀面磨粒磨损和涂层脱落,后刀面磨损量小且沟痕较轻微,主切削刃存在明显边界磨损,圆弧刃发生刃口破损失效。在所研究范围内,轴向力和扭矩改变对趋势影响不大,但稳定钻削时波动幅度会随前角的减小或后角的增加而减小,刀尖圆弧半径接近进给量时波动幅度最小。刀尖处最高温度均随前角、后角和刀尖圆弧半径的增加而升高,后角对温度的影响最明显;刀尖圆弧半径对温度场分布的影响最大,随其增加会使刀尖温度较高温度区域扩大,加快热量传递速率。前角在0°~2°、后角在10°~12°内增加,刀尖圆弧半径为0.5 mm时,刀具稳定钻削时波动幅度较小,有利于降低钻削力和钻削温度,提高刃口强度。

基于Deform-3D准干式深孔BTA刀具钻削的仿真研究

采用Deform-3D有限元分析软件对准干式单刃内排屑BTA钻削做了仿真研究。应用Deform-3D软件设置模拟参数为干式钻削,在不同的切削用量情况下对切削力的大小、刀具磨损以及切削温度场进行了仿真分析,讨论了断屑判据以及分屑的形成过程,为准干式深孔加工的切削参数和刀具参数的进一步优化提供了依据。

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。

深孔加工中BTA刀具钻削温度场与磨损的研究

利用Pro/E创建了多刃错齿BTA刀具模型,并采用DEFORM-3D大型商业有限元分析软件对钻削过程进行仿真模拟,模拟分析了钻削过程中BTA钻刀齿温度变化及温度场分布情况。通过数码显微系统实施观察,得到各切削刃的磨损状况。为提高钻削加工质量和完善刀具制作工艺提供了重要的指导意义。

大长径比小深孔高速钻削BTA刀具的参数优化

为通过保证刀杆刚度以实现大长径比小深孔的高速钻削加工,文中建立了错齿内排屑深孔钻(BTA)钻头受力模型,得到钻头所受的各向分力与几何角度的关系。建立三维钻削有限元模型,采用AdvantEdge仿真软件模拟了BTA深孔钻的钻削过程,分析BTA刀具三个刀齿(边齿、中心齿和中间齿)前角、后角和余偏角对切削力和刀具温度峰值的影响,得到高速钻削大长径比小深孔最优的BTA刀具几何参数。结果表明:切削力Fz和刀具温度峰值均随边齿后角的增大而减小,边齿余偏角增大时,切削力Fz先减小后增大,在余偏角为18°时,切削力Fz最小。中心齿后角为13°时,切削力Fz和刀具温度峰值都达到最小值。切削力Fz和刀具温度峰值均随中间齿余偏角的增大而减小。该优化结果为小深孔高速钻削加工中错齿BTA刀具几何角度参数的选择提供参考。

重型油缸侧缸BTA深孔套料加工刀具过度磨损崩刃的研究

深孔加工的BTA套料工艺方式,工艺系统是处于内、外切削液和切屑包容的环境中,系统的任何微小外扰,都会造成系统的失稳,引起钻杆振动和刀具非正常磨损与崩刃。通过分析高精度、重型油缸侧缸的BTA深孔套料工艺,提出工艺系统失稳的解决措施,通过实际生产验证了措施的有效性。通过工艺优选试切试验,找出适合重型油缸深孔套料的一些加工参数,对生产中类似工件深孔工艺参数的选取具有参考价值。

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。

错齿BTA钻头钻削13MnNiMoR的试验研究

通过错齿BTA钻头钻削加工13MnNiMoR试验,研究了深孔加工表面的宏微观形貌变化规律,分析了钻削参数对深孔表面粗糙度的影响和刀片磨损机理。结果表明,钻削参数对深孔表面质量影响较大,主要宏观缺陷包括沟槽和工件材料脱落,微观缺陷包括粘结物、切屑划痕和凹坑;深孔表面粗糙度随着进给量的增加而增大,随着转速的增加而降低;刀片后刀面主要磨损机理为粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损。

硬脆材料精密小深孔BTA型珩磨工具的加工特性研究

从分析国内外现有工具存在的问题入手 ,着重解决超硬材料精密小深孔珩磨加工中走偏量较大、圆度误差较大等问题 ,提出了一种三导向的BTA型珩磨工具结构 ,使超硬材料精密小深孔加工的质量得到了提高 .实验证明 ,采用新型珩磨工具加工出的小深孔可达到走偏量 0 .0 0 1～ 0 .0 0 2mm/1 0 0mm ,锥度 0 .0 0 5mm/1 0 0mm ,圆度误差 0 .0 0 2～ 0 .0 0 4mm ,表面粗糙度可达到Ra0 .0 8～ 0 .1 6 μm (采用W1 0油石 ) ,最高可达Ra0 .0 4～ 0 .0 8μm ,尺寸精度可达IT5,可获取以珩代研的效果 .

基于Deform-3D的准干式深孔钻削有限元分析

采用Deform-3D有限元分析软件对准干式BTA单刃内排屑深孔钻钻削做了仿真研究。应用Deform-3D软件设置模拟参数为干式钻削,在不同的切削用量情况下对切削力的大小、刀具磨损以及切削温度场进行了仿真分析,讨论了断屑的发生位置以及分屑的形成过程,为准干式深孔加工的切削参数和刀具参数进一步的优化提供了依据。

EA4T空心车轴深孔加工刀具磨损特征的研究

EA4T空心车轴的深孔加工存在质量不稳定、断屑排屑困难、刀具成本高、磨损破损严重等问题。本文重点研究了单齿和错齿BTA深孔刀具的磨损特点,分析了涂层BTA刀具的磨损机理,提出了改善BTA深孔刀具非正常磨损的途径。通过大量生产实践表明,改善刀具的非正常磨损能有效提高深孔加工的精度和表面质量,并降低加工成本。

基于模糊神经网络的深孔加工刀具磨损率预测

刀具的过快磨损不仅增大加工成本,也影响工件的最终加工质量,因此预测和减少刀具磨损率具有重要意义。由于BP神经网络本身容易陷入局部极小值、收敛速度慢等缺陷,且深孔加工过程及其复杂,无法建立加工中刀具磨损率与加工参数之间的准确数学模型,故采用模糊神经网络建立BTA刀具磨损率在线钻削模型。仿真和实验结果表明,该模型能有效预测BTA刀具磨损率,对提高刀具寿命和加工深孔的质量具有一定的意义。