提升手动风钻复合材料孔加工品质——全新的钻尖设计应对来自手动刀具的挑战

在飞机零件与结构件中,涉及到钻削复合材料与叠层材料的应用主要为大量的螺栓孔和铆钉孔的加工.由操作员直接手动操作意味着这些工序面临着一定挑战.采用手动风钻进行加工倾向于不稳定工况,工艺稳定性很难保证.这样所使用设备与刀具的性能以及操作员的工作经验都将直接影响到孔质量与生产效率.     

月壤剖面锥型螺旋刃成孔钻头设计

针对月壤剖面钻进成孔探测需求,提出一种锥型螺旋刃成孔钻头,建立其钻进排屑性能的理论模型,并以此开展钻头结构参数的优化设计。在此基础上,分析螺旋刃切削姿态及其切削参数,基于直线刃平面切削理论建立锥型螺旋刃成孔钻头钻进切削负载预估模型,开展锥型螺旋刃成孔钻头模拟月壤剖面钻进负载特性试验验证。研究结果表明,相比于直线刃钻头,锥型螺旋刃成孔钻头的钻进排屑性能更优,而且钻进切削负载模型与试验结果具有较好的吻合度。研究成果对我国拟实施的月面钻取采样工程具有重要的借鉴价值。     

双锋角钻头钻削碳纤维增强树脂基复合材料钻孔缺陷的研究

针对碳纤维复合材料钻孔时易产生撕裂、毛刺等缺陷的特点,采用双锋角钻头为研究对象,从横刃、第一主切削刃和第二主切削刃对孔入、出口缺陷的影响和加工参数对撕裂因子的影响规律等方面分析双锋角钻头钻孔特点,并与普通麻花钻进行对比。结果表明:在相同的加工参数下,双锋角钻头双主切削刃加工特点降低了入、出口钻削轴向力,有效抑制了入、出口撕裂、毛刺等缺陷产生,更适合于钻削碳纤维复合材料。主轴转速增大有利于减小撕裂因子,随着进给速度的增加撕裂因子呈增大的趋势。采用多元线性回归方法建立了试验两种钻头钻孔入、出口的撕裂因子与加工参数之间的回归预测模型。     

小钻头设计与制造的改进

在机械制造中，小钻头容易破损。文章根据小钻头破损的原因，对小钻头的设计、制造及其使用提出一些改进意见及措施。     

钻尖数控刃磨中的尾隙角研究

通过对尾隙角的分析研究,提出了作用尾隙角的概念,给出了作用尾隙角的计算方法,研究了刃磨参数对作用尾隙角的影响.给出了作用尾隙角在数控刃磨求取刃磨参数中的应用方法.研究表明,尾隙角是关系到钻头钻削性能的重要参数,数控刃磨中的几个刃磨参数对它的影响程度由大至小的次序为θ、C_y、σ、ω、C_x.     

月球钻取采样钻头结构参数对力学性能的影响

基于对螺旋钻头的输出月壤阻力、驱动力矩及月壤失效区的分析,建立了钻头的力学模型,该模型综合考虑切削具内外侧面与月壤之间的压力及摩擦力,考虑月壤侧向失效面的面载荷对钻头切削具周向力矩、总功耗及月壤失效距离的影响,数值仿真与试验结果校验了模型的正确性。在数值仿真过程中采用深层月壤本构关系的Mohr-Coulomb模型,使仿真更加符合月壤内摩擦角大于22°的真实情况。利用该模型分析并获得了钻头结构参数对切削具功耗和失效距离的影响规律,以钻头功耗最小为优化目标,用遗传算法对钻头结构参数进行了优化,优化结果降低了钻探过程中的烧钻风险。可为钻取式自动采样机构的钻头设计提供理论依据。