周向振动钻削中麻花钻后刀面过快磨损机理试验研究

周向振动钻削是一种新型的孔加工方式,麻花钻是实现这种加工的重要工具,然而在现场加工过程中发现,麻花钻后刀面的过快磨损是制约周向振动钻孔质量和钻头寿命的重要因素。基于产品抽样钻孔试验与正交试验,对高速钢麻花钻后刀面的过快磨损失效原因进行了综合分析,探讨了麻花钻后刀面的磨损量与机床参数及钻削工艺参数之间的关系,利用周向振动钻床,对麻花钻后刀面过快磨损的主要影响参数进行了试验研究。研究表明,机床自身的参数与加工的工艺参数对麻花钻后刀面的过快磨损均有影响,其中机床自身参数主要是摆振的弧度及圆频率;工艺参数主要为纵向进给量和钻削速度。

蜗杆砂轮磨削齿向修形齿面扭曲补偿研究

针对斜齿轮齿向修形会造成磨削齿面扭曲问题,文章提出了一种基于柔性电子齿轮箱多轴同步附加运动的齿面扭曲补偿方法。首先,简要分析了齿面扭曲现象产生的原因,建立渐开线斜齿面和齿向鼓形修形齿面模型;然后,利用齿面啮合和运动学逆解得到齿向鼓形修形齿面和扭曲齿面对应的机床主从运动轴(B轴、C轴、X轴、Y轴、Z轴)运动量;接着,对齿向修形齿面进行仿真,并对扭曲齿面进行欠补偿、理想补偿和过补偿仿真;最后,通过对主从运动轴施加附加运动量,实现对齿向修形扭曲齿面的补偿。与传统的修砂轮实现扭曲齿面补偿相比,对主从运动轴施加附加运动量进行补偿效率更高,成本更低。通过齿轮加工实验,齿面扭曲得到了有效的补偿,齿面精度有所提高。

TC4钛合金周向振动钻削中麻花钻后刀面磨损机理研究

针对TC4钛合金周向振动钻削加工过程中麻花钻后刀面磨损过快问题,利用课题组研制的全自动振动攻丝钻孔机进行了正交对比钻削实验,探讨了高速钢麻花钻后刀面的磨损量与工艺参数及振动参数的关系,分析了影响后刀面过快磨损的关键因素,研究了麻花钻后刀面的过快磨损机理。结果表明:普通钻削时,按对主切削刃后刀面磨损影响因素的大小排序依次为切削速度、进给量和孔深;周向振动钻削时,在工艺参数中,进给量对麻花钻后刀面的磨损影响最大,切削速度次之;在振动参数中,周向振动的振幅影响最大,振动频率次之;麻花钻后刀面过快磨损的主要机理是磨粒磨损。

用于齿面扭曲消减的齿向修形曲线设计方法

针对蜗杆砂轮磨消减齿面扭曲时存在成本高、效率低等问题,探讨在设计阶段消减齿面扭曲的途径。首先,基于蜗杆砂轮磨齿时的接触迹分析,给出了一种齿面扭曲的计算方法,分析了鼓形量及螺旋角对扭曲量的影响;其次,提出一种常用鼓形齿修形曲线的改进设计方法,将修形曲线分成三段,分别计算齿向左右两段各处扭曲量。在满足齿轮设计要求的前提下,通过调整三段曲线的比例因子以及各处的鼓形量,实现齿面扭曲量的消减。计算实例表明,该方法可有效消减齿面扭曲现象,减小齿向修形误差。

麻花钻锥面后刀面线切割成形加工装置的设计

针对麻花钻锥面后刀面刃磨装置的复杂性及现有砂轮刃磨存在的问题,基于麻花钻后刀面刃磨理论的研究成果,提出了一种新的麻花钻锥面后刀面刃磨方法——数控电火花线切割刃磨(成形)方法,即用线切割成形代替砂轮刃磨。研究了麻花钻锥面后刀面线切割的成形原理,建立了麻花钻线切割成形方法的数学模型;确定了成形装置的运动方案,设计了装置的二维、三维模型图,最终设计了成形加工装置的数字样机模型,并进行了运动仿真分析,确定了运动方案的可行性;进行了模拟线切割试验,分析了电参数对成形过程的影响,选择了合适的电参数。该装置不仅可以实现后刀面刃磨,而且装置结构简单,易于操作,克服砂轮刃磨易烧伤等缺陷,对超硬材料麻花钻锥面后刀面刃磨加工具有重要的研究意义。

麻花钻直线刃圆锥面刃磨法的数学建模

无论在各类标准或手册中，钻头的标准几何形状均没有明确地给定．由于几何形状描述参数不足以及描述的模糊性，无法唯一地确定直线刃圆锥面刃磨法的工艺参数．根据已确定的后刀面圆周后角αｆｃｏ，建立了直线刃圆锥面刃磨法数学模型，解决了其数学唯一性问题，并给出刃磨标准钻头所需的工艺参数．

麻花钻锥面后刀面线切割成形方法的仿真研究

针对麻花钻锥面后刀面砂轮刃磨所存在的问题,提出了用线切割成形代替砂轮刃磨的方法,并建立了锥面后刀面线切割成形方法的数学模型,确定了成形参数。为验证成形方法的可行性,在建立麻花钻的三维实体模型的基础上,采用UG/CAM模块线切割工序进行刀路轨迹仿真,并后处理生成后刀面数控加工所需的数控程序,实现了自动编程。最后利用数控仿真软件VERICUT构建线切割机床模型和控制系统,模拟真实加工环境进行加工仿真,并对加工结果进行分析,验证了线切割方法的可行性。

一种切削力小、能耗低的麻花钻

本文应用“空间几何关系的平面表像法”,分析计算麻花钻主刃曲线的走向与前角大小的关系,优化设计出前角沿主刃按给定规律分布的曲线刃麻花钻.给出了曲线刃麻花钻的刃磨方法.实验表明,这种麻花钻的轴向力较普通麻花钻降低40%左右,扭矩降低20%左右,是一种切削力小、能耗低的麻花钻.

锥面麻花钻的重刃磨及相关参数设计计算

研究了锥面麻花钻后刀面的成型,建立了钻尖的数学模型,由此确定了后角的计算公式。通过C++Builder建立了参数化计算界面,以此分析各刃磨参数对后角的影响,并通过回溯法确定了在给定后角下刃磨参数的求解过程。

二次曲面钻头几何角度的统一模型

以麻花钻前后刀面的数学模型为基础,建立了二次曲面后刀面麻花钻各几何要素的平面像图;应用平面表像法,将麻花钻上复杂的空间角度计算问题转化为平面上的非欧距离和非欧夹角的计算问题,从而大大简化了计算分析的难度;建立了麻花钻切削角度与结构和刃磨参数关系的统一计算模型,为麻花钻的结构和刃磨参数的分析和优化设计提供了一种新的建模方法。

基于电火花线切割的麻花钻后刀面螺旋面法刃磨装置研究

在分析麻花钻螺旋面刃磨方法以及麻花钻后刀面为直纹面的基础上,提出了以电火花线切割法来取代传统砂轮刃磨的新方法,并设计出刃磨装置。该装置结构简单,刃磨容易,与现有砂轮刃磨法相比,无磨削力,无磨削烧伤,能刃磨高硬度金属材料、更小尺寸规格的麻花钻。

麻花钻后刀面建模方法的优化

在分析和研究麻花钻锥面刃磨法、变导程螺旋面刃磨法及螺旋锥面刃磨法的基础上,提出了横刃及圆柱螺旋线扫掠法,并构建了其数学模型。该方法预先设计横刃,以横刃及螺旋线复合扫掠的方法构建主后刀面。采用该方法得到了麻花钻直线主刀刃和理想的横刃及后角值分布;解决了采用变导程螺旋面刃磨法钻芯强度较弱以及采用锥面刃磨法存在的主后刀面"翘尾"现象;解决了两主后刀面磨削自然形成横刃形状的可控性。

麻花钻后刀面线切割专用夹具设计与试验研究

根据麻花钻锥面后刀面的成形原理及电火花线切割机床的加工特点,利用电极丝代替砂轮加工成形麻花钻的后刀面,建立了麻花钻后刀面线切割成形的数学模型。针对麻花钻后刀面复杂的曲面结构,设计了线切割专用夹具,并分析了其运动原理。利用CAD/UG软件绘制了专用夹具的二维及三维模型。研制了专用夹具,利用专用夹具实现麻花钻后刀面在电火花线切割机床上的成形加工,验证了该专用夹具的可行性,为实现麻花钻后刀面的成形加工提供了一种新思路。

标准麻花钻后刀面干涉的仿真

实际生产中,麻花钻的后刀面在切削过程中可能会干涉已加工表面,进而影响孔的加工质量,降低刀具的使用寿命和生产效率。为了预测是否会发生干涉现象,用软件PRO/E设计了标准麻花钻的三维仿真模型。主切削刃在钻削过程中的运动轨迹是一个螺旋面,根据麻花钻的进给和旋转参数,沿主切削刃绘制螺旋面,即可观察到后刀面是否与已加工表面发生干涉,得到麻花钻在钻削过程中后刀面的干涉模型。在三维仿真模型中输入麻花钻的结构参数,进行仿真验证,结果表明,利用软件通过修改钻头的参数,可以减小甚至消除钻头后刀面的干涉磨损。

麻花钻锥面后刀面线切割成形试验研究

为解决传统麻花钻刃磨法在刃磨难加工刀具材料时存在的问题,采用一种基于电火花线切割加工成形麻花锥面后刀面的新方法,分析了麻花钻锥面后刀面线切割成形原理,研制了线切割成形装置;通过成形试验及成形麻花钻钻尖几何角度的测量,验证了该线切割成形方法的可行性;采用单因素试验,研究分析了脉冲宽度、脉冲间隔、功放管数、加工限速四个线切割工艺参数对线切割成形麻花钻后刀面表面粗糙度的影响规律,为后续超硬材质刀具的成形加工提供了一种新思路。

标准麻花钻三维建模研究

根据锥后刀面标准麻花钻直线刃的数学方程求得其螺旋槽曲面参数方程及截形参数方程,根据该截形参数方程,借助Matlab软件的数据处理功能,计算得到标准麻花钻截形曲线上的数据离散点集。将此点集导入到UG软件中,利用UG软件拟合出标准麻花钻截形曲线,生成锥后刀面标准麻花钻钻体。最后,选择合适的锥后刀面标准麻花钻国标刃磨参数,用UG软件得到其后刀面。在建立锥后刀面标准麻花钻三维模型的基础上,本文还针对"翘尾"现象给出了一种用UG软件分析的方法。

基于五轴数控磨床的麻花钻控制模型研究

通过对麻花钻的关键结构———螺旋槽与锥型后刀面进行研究,提出麻花钻五轴数控磨削的控制模型,并进行了仿真和实验验证。螺旋槽的控制模型主要通过保证螺旋角、芯厚直径以及前角获得,锥型后刀面则通过保证顶角、圆周后角和横刃斜角获得。提出了螺旋槽加工的NC代码生成方案,并解决了锥型后刀面参数优化困难的问题,实现了麻花钻从理论模型到NC代码转化。为验证控制模型的正确性,利用VERICUT软件模拟五轴数控磨床,实现对NC代码的三维仿真,并在实际五轴数控磨床上进行磨削测试,验证了控制模型的可行性,完全能够实现麻花钻的精密、高效磨削。

麻花钻后刀面螺旋锥面刃磨法的研究

在分析和研究锥面刃磨法和变导程螺旋面刃磨法的基础上,提出了麻花钻后刀面螺旋锥面刃磨法并构建了相关的数学模型。采用螺旋锥面刃磨法不仅能得到麻花钻直线主刀刃和更理想的后角值分布,而且解决了采用变导程螺旋面刃磨法钻芯强度较弱以及采用锥面刃磨法存在的后刀面"翘尾"现象。

曲线刃麻花钻数学模型的研究

通过对圆锥面后刀面曲线刃麻花钻的结构进行分析,建立了其容屑槽、圆锥面后刀面、内刃前刀面和切削刃的数学模型,为刃磨参数的求解和三维参数化实体模型的建立提供了必要的理论基础。

新型麻花钻圆锥面后刀面刃磨参数的近似求解

根据一种新型麻花钻的结构特点,建立其圆锥面后刀面的数学模型,并推导了近似求解圆锥面后刀面刃磨参数的方程组。根据刃磨参数的求解结果,在UG中建立了麻花钻的三维参数化实体模型,并对各设计参数进行检测。其结果表明:在公差范围内检测值与理论设计值完全一致,从而证明了这种近似解法能够满足工程需要。