PDC钻头切削齿工作区域及切削量的分析理论和计算方法

在钻头沿井筒中心线作无偏心匀速旋转钻进运动的纯塑性切削假设条件下,定义了切削区域和切削截面的基本概念,建立了分析、计算PDC齿切削岩石过程中的齿刃切削区域、齿面切削区域以及切削截面的数学理论,并在此基础上介绍了用数值分析手段求取各齿切削刃弧长、切削面积、切削体积等切削量参数及其它相关参数的具体途径。该分析方法为准确分析和计算PDC钻头的切削工作载荷创造了基本条件,对提高钻头设计技术尤其是布齿设计技术的科学性具有重要意义。

切削式吸能热力耦合研究

据非线性动态模拟及热力耦合理论,利用有限元软件LS-DYNA对切削式吸能过程进行热力耦合研究。通过分析切削式吸能过程中切削力及能量耗散随切削行程的变化曲线,所得切削式吸能过程的力学特性十分稳定,撞击力未出现较大峰值;切削热耗散能量约占撞击总能量的21%,模拟中需考虑切削热影响。在热力耦合基础上分析撞击速度、切削截面参数及刀具参数对切削式吸能力学特性的影响规律。

插内齿让刀干涉的分析及多截面仿真软件开发

内斜齿的插削让刀干涉一直是困扰内齿圈设计和加工的技术瓶颈。要解决让刀干涉问题,在设计时应考虑插齿退刀干涉的工艺性,加工时通过调整刀具和切削参数来消除退刀干涉。本文研究了插齿刀回程间隙的算法和切削仿真的思路,编写了让刀干涉曲线图和任意截面的内齿插削仿真软件。干涉曲线图可用来判断产品参数是否有好的工艺性及读取合理的主轴偏置和首刀切深,仿真软件可在选定偏置参数下模拟切削过程并验证是否存在干涉。