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。

错齿BTA钻头刀体扭转强度模拟分析与实验研究

错齿BTA钻头刀体结构复杂,在钻削过程中既要承受较大的钻削力,又要具有足够大的排屑空间,解决刀体强度与排屑能力之间的矛盾是实现错齿BTA钻头优化设计的关键。采用有限元模拟分析与实验相结合的方法,对核电管板加工用错齿BTA钻头在扭转载荷作用下刀体强度及其应力应变分布特征进行了研究。结果表明:现有的错齿BTA钻头刀体在外齿根部与刀体中心两个排屑通道之间的横筋处为薄弱环节,存在较为严重的应力集中现象,扭矩实验中裂纹的产生部位与有限元模拟分析结果一致。通过采用形状优化及拓扑结构优化的方法对刀体薄弱环节进行优化改进,实现了刀体强度与排屑能力的综合优化,提高了错齿BTA钻头管板深孔加工效率。

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。

BTA深孔钻削力学特性分析及钻头优化

介绍了深孔钻削力学特性分析的意义,建立了深孔钻削的力学模型,然后对BTA深孔钻削系统中的轴向进给力和转矩进行了计算,最后用实例分析了中间齿位角的确定方法,齿后角及中间齿位角对钻削力的影响,并选定了其合适范围。

BTA单齿钻头几何参数的改进

通过对切削参数和孔加工质量的分析 ,确定了BTA钻头合理的几何参数 ,并已在实际生产中取得了良好的效果。

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。

错齿BTA深孔钻导向条与孔壁接触状态仿真研究

分析BTA深孔钻削工作原理与受力特点,采用ANSYS软件建立了错齿BTA钻头导向条与孔壁之间的有限元接触分析模型,通过静力学仿真分析,获得了钻削过程错齿BTA深孔钻头导向条与孔壁实际接触状态,研究了接触应力和接触区域随导向条位置角的变化规律。结果表明仿真所获得的接触区域与实际钻削过程导向条的磨损图基本一致,导向条与孔壁的接触主要集中在导向条前端很小的区域,导向条位置角对接触应力与接触区域具有重要影响,通过对导向条位置角的优化可以很好地改善接触状态,为错齿BTA深孔钻头的优化设计提供了依据。

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。

BTA深孔钻削切屑变形与刀齿切削力分布规律仿真

采用ABAQUS有限元分析软件,建立了错齿BTA钻头钻削环状工件单元切削仿真模型,以45#钢为工件材料,对错齿BTA钻头各刀齿切削不同直径的环状工件进行了模拟仿真,分析了钻削过程中错齿BTA钻头各个刀齿切屑的形成过程与变形特点,研究了环状单元切削力三分量随工件半径的受力分布规律。结果表明,错齿BTA钻头各刀齿切削力分量呈现出随半径增大而增大的非均匀分布规律,并且切削速度和进给量对切削力分布规律几乎没有影响。

BTA深孔钻削过程及钻削力分布规律试验研究

搭建了BTA钻削试验研究平台和钻削力测试系统,针对三种典型结构BTA钻头切削不同直径圆柱状工件进行试验研究,分析了BTA钻头刀齿的位置分布以及几何尺寸对钻削过程的影响,研究了三种典型结构BTA钻头单位刀齿钻削力沿半径的分布规律。结果表明,三种典型结构BTA钻头单位刀齿钻削力均呈沿半径增大方向递增的非均匀分布趋势,刀齿位置分布与几何尺寸影响单位刀齿径向力大小,不影响单位刀齿主切削力与轴向力的大小以及单位刀齿钻削力沿半径的分布规律。

基于Abaqus的BTA深孔钻削自导向成孔过程数值模拟研究

为探究BTA深孔钻削自导向成孔机制,基于Abaqus有限元软件建立BTA深孔加工导向条与孔壁挤压仿真模型,研究导向条与孔壁挤压接触状态,获得挤压接触倾角、导向条表面挤压应力分布、孔壁挤压变形量及加工孔径随钻削进给量和钻削深度的变化规律。结果表明:导向条与孔壁挤压存在严重的应力集中,挤压应力集中区域位于靠近切削刀齿的导向条顶部,与钻头实际磨损区域吻合;第1导向条的塑性变形量约为第2导向条的2.43倍;BTA深孔钻成孔孔径的仿真和试验结果一致,有限元模型正确,研究结果可靠。

核电管板错齿BTA深孔加工的孔壁表面完整性研究

目的 提高核电管板错齿BTA深孔加工孔壁表面质量。方法 通过实验探究核电管板深孔加工孔壁表面粗糙度、显微硬度、残余应力随钻削进给量、钻削转速和钻削深度的变化规律,并揭示他们之间的内在影响机制。结果 随钻削进给量的增大,孔壁粗糙度增大,显微硬度先减小后增大,残余压应力先增大后减小;随钻削转速的增大,孔壁粗糙度减小,显微硬度和残余压应力均增大;随钻削深度的增大,孔壁粗糙度增大,显微硬度减小,残余压应力先减小后增大。结论 得出的BTA深孔加工孔壁表面完整性随钻削参数的变化规律,为精密深孔钻削工艺参数优化及加工孔质量控制提供了科学依据。

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。

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。

大型管板组件的深孔加工

通过大型换热器研制,重点阐述了深孔加工试验、管板组件深孔加工及加工过程中加工难点控制方法,最终解决了管板组件深孔加工的工艺难题。

核电管板深孔加工过程参数智能采集与分析

简要介绍了核电蒸汽发生器管孔结构特点和加工原理,利用“5G+工业互联网”的智能方式对深孔加工过程进行数据采集、过程监控、参数分析,得到了深孔加工电流和推力的变化规律,为最优加工参数的确定提供参考,有效提高了深孔加工的尺寸精度,为核电管板深孔加工质量风险预防提供管理和技术思路。

高温气冷堆蒸汽发生器管板深孔加工技术研究

以高温气冷堆蒸汽发生器镍基管板深孔加工为研究对象,分析镍基管板BTA深孔加工过程中产生缺陷孔的原因,制定工艺优化措施,提高高温气冷堆蒸汽发生器镍基管板深孔加工效率,降低缺陷孔产生几率,保证产品质量。

γ-TiAl深孔钻削技术初探

γ-Ti Al合金具有耐高温、抗氧化、密度低、比强度和比刚度高等特点,但其高强度、高硬度和高脆性也给机械加工带来了很大困难,这在深孔钻削中尤为突出。在研究γ-Ti Al合金切削性能的基础上,针对γ-Ti Al合金的特点,选用三种国内常用的硬质合金刀片,对γ-Ti Al合金进行了深孔钻削试验,结果表明：YG8硬质合金较适合用于钻削γ-Ti Al合金;钻头角度应选择零前角或者微负前角（γo=-1°）以及尽可能大的后角（αo为10°-12°）。

剖析管板深孔加工过程螺旋孔产生原因

深孔加工在核岛主设备压力容器、民用压力容器、模具等各行业有广泛应用,深孔加工一般采用BTA钻头、枪钻、喷吸钻三种方法加工,核岛压力容器的管板群控深孔加工多采用卧式数控深孔钻床配BTA钻头加工,经济实用,加工效率较高。BTA钻头深孔加工属于内排屑系统,主要由BTA钻头、导向套、钻管、冷却润滑油路系统等组成。属于一次机加成型的机加方法,钻孔过程受BTA钻头磨损情况、导向套磨损情况、设备自身刚性、BTA钻头与钻管装配情况、油温油压等多种条件影响。管孔表面容易出现螺旋形划痕,螺旋孔是多种原因叠加后产生的。螺旋孔可能会对后续管子管板全程液压胀接造成影响,影响换热管胀后轮廓,导致涡流检测数据不合格;影响胀接工艺评定的间隙性密封试验结果。本文从BTA钻头、钻杆、螺旋划痕形状等多方面进行总结分析,明确螺旋孔产生的直接原因,以期减少或避免后续管板深孔加螺旋孔产生。