鉆削過程的案例
基于Abaqus的鉆削仿真分析
鉆削是一種應(yīng)用廣泛的加工方法，鉆頭的幾何形狀使鉆削過程復(fù)雜。在鉆削過程中如果加工參數(shù)選擇不當(dāng)，會(huì)造成鉆削力過大、鉆頭壽命短、產(chǎn)生顫振及鉆頭折斷等，同時(shí)，影響表面質(zhì)量和尺寸精度。
通常，為了解決這些問題，需做大量的實(shí)驗(yàn)來選擇優(yōu)化的加工參數(shù)，這樣將花費(fèi)很多時(shí)間，費(fèi)用昂貴，且缺乏科學(xué)基礎(chǔ)。由于加工過程的復(fù)雜性，加工參數(shù)的選擇（如鉆削速度、進(jìn)給量和刀具選擇）總是通過大量的實(shí)驗(yàn)確定，實(shí)驗(yàn)費(fèi)用昂貴，且得到的結(jié)果經(jīng)常不是最優(yōu)的。
本案例采用Abaqus有限元通用軟件，對(duì)鉆削工藝進(jìn)行仿真分析，分析預(yù)測(cè)了加工過程中工件的應(yīng)力和溫度變化情況等，為進(jìn)一步優(yōu)化鉆削工藝參數(shù)奠定了基礎(chǔ)。本實(shí)例所使用軟件為Abaqus2019，單位制為m-kg-s-J。
有限元建模主要過程：
1. Part和Assembly模塊
建立drill和plate部件，均為3D Deformable類型，其中drill部件從外部三維設(shè)計(jì)軟件中導(dǎo)入，并對(duì)兩個(gè)部件實(shí)例進(jìn)行裝配。
2. Property模塊
創(chuàng)建兩種材料Ti6Al4V和tungsten carbide，分別賦予plate和drill部件。
3. Mesh模塊
（1）對(duì)plate部件進(jìn)行分割，并加密中間部位的網(wǎng)格，plate采用C3D8RT類型單元，且Element deletion選為Yes；
（2）drill采用C3D4T類型單元。
4. Step模塊
（1）建立Dynamic, Temp-disp, Explicit分析步，時(shí)間為0.024，并設(shè)置質(zhì)量放大系數(shù)；
（2）場(chǎng)變量輸出中勾選STATUS。
5.
展開 abaqus能否做流體仿真
請(qǐng)問一下各位大神，ABAQUS能不能做流體仿真（鉆削過程中切削液的分布）
幾篇復(fù)合材料切削仿真方面的文章
復(fù)合材料切削仿真
[emuch.net]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)模型以及數(shù)值模擬進(jìn)展.pdf
SiCp／Al復(fù)合材料鉆削加工的有限元和試驗(yàn)研究.pdf
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碳纖維復(fù)合材料高速鉆削力的研究.pdf
硬質(zhì)合金鉆頭鉆削碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料工藝.pdf
基于ANSYS的鉆頭有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)
人們一直致力于鉆頭結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和鉆削過程的研究，以此來提高鉆頭的鉆削的效率和鉆頭的使用壽命。鉆削加工是較復(fù)雜機(jī)械加工方法之一．傳統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法無法對(duì)刀具進(jìn)行較精確的強(qiáng)度、剛度、應(yīng)力以及應(yīng)變分析，因此提高鉆頭設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是在設(shè)計(jì)的過程中能較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鉆頭的受力、鉆削狀況以及由此導(dǎo)致的鉆頭內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變情況，為鉆頭的設(shè)計(jì)以及優(yōu)化提供可靠的理論依據(jù)
基于ANSYS的鉆頭有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf
一文掌握鉆削加工那些技巧！
凈油能夠改善潤(rùn)滑效果，在鉆削不銹鋼應(yīng)用時(shí)帶來益處。請(qǐng)務(wù)必與EP添加劑一起使用。整體硬質(zhì)合金鉆頭和可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭都能使用凈油并能取得不錯(cuò)的效果。
壓縮空氣、霧狀切削液或MQL (微量潤(rùn)滑) 可能成為穩(wěn)定工況下的成功之選，特別是在加工某些鑄鐵和鋁合金時(shí)。由于溫度升高進(jìn)而可能對(duì)刀具壽命產(chǎn)生負(fù)面影響，建議降低切削速度。
02
切屑控制技巧
切屑成形和排屑是鉆削中的關(guān)鍵問題，取決于工件材料、鉆頭/刀片槽型的選擇、冷卻液壓力/容量、切削參數(shù)。
堵屑會(huì)導(dǎo)致鉆頭徑向移動(dòng)，從而影響孔質(zhì)量、鉆頭壽命和可靠性，或?qū)е裸@頭/刀片崩斷。
當(dāng)切屑能夠從鉆頭中順暢排出時(shí)，切屑成形是可接受的。對(duì)其進(jìn)行識(shí)別的最佳方法是在鉆削過程中進(jìn)行監(jiān)聽。連續(xù)的聲音表示排屑良好，斷續(xù)的聲音表示切屑堵塞。檢查進(jìn)給力或功率監(jiān)控器。如果存在異常，則原因可能是切屑堵塞。查看切屑。如果切屑長(zhǎng)而彎曲，但未卷曲，則表示出現(xiàn)切屑堵塞。查看孔。出現(xiàn)堵屑后，將看到粗糙表面。
排屑良好（左）與受堵屑影響的孔（右）
避免堵屑的技巧：
1）確保使用正確的切削參數(shù)和鉆頭/刀尖槽形
2）檢查切屑形狀 - 調(diào)整進(jìn)給量和速度
3）檢查切削液流量和壓力
4）檢查切削刃。整個(gè)斷屑槽未起作用時(shí)，切削刃損壞/崩刃可能導(dǎo)致長(zhǎng)切屑
5）檢查切削加工性是否由于新的工件批次而改變 - 調(diào)整切削參數(shù)
（1）可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭的切屑
中心刀片形成的錐形切屑很容易識(shí)別。周邊刀片形成的切屑類似于車削。
（2）整體硬質(zhì)合金鉆頭的切屑
可從切削刃的中心到周邊形成一條切屑。
展開 螺紋孔在加工完成后深度不夠，怎么修復(fù)？
在機(jī)械加工行業(yè)對(duì)工件攻螺紋的過程中，有時(shí)會(huì)碰上因?yàn)楣に嚥缓侠恚ㄒ鸭庸ぢ菁y孔的工件焊后再加工其螺紋孔端面）、加工人員讀圖失誤（看錯(cuò)尺寸）或操作失誤（計(jì)算錯(cuò)誤、鉆淺底孔、編程錯(cuò)誤以及鉆攻螺紋孔深度定位錯(cuò)誤）等諸多因素導(dǎo)致某些工件上的螺紋孔在加工完成后存在深度不夠的現(xiàn)象。
此類問題一經(jīng)發(fā)生，由于鉆床的穩(wěn)定性較差，操作者和工藝技術(shù)人員往往會(huì)直接將待修復(fù)螺紋孔的工件安裝在鏜床或銑床工作臺(tái)上，校正緊固后采用螺紋孔底孔鉆頭按照螺紋孔內(nèi)徑校正后，鉆削其底孔至圖樣深度，再對(duì)其用絲錐進(jìn)行攻螺紋修復(fù)。但這種方法很容易使操作者在加深鉆削底孔的過程中，對(duì)原螺紋發(fā)生“摩擦式的切削”，導(dǎo)致已有螺紋出現(xiàn)破壞，影響了螺紋孔的加工質(zhì)量。
同時(shí)，這種修復(fù)方法要求操作者具有較好的技術(shù)水平，且對(duì)螺紋孔校正過程時(shí)間較長(zhǎng)，工作效率很低。利用鏜銑類設(shè)備對(duì)其進(jìn)行修復(fù)的成本也相對(duì)較高。另外，如果螺紋孔端面由于被組焊后再加工或其他原因而發(fā)生了與螺紋孔中心線不垂直的現(xiàn)象，必然會(huì)出現(xiàn)在二次鉆削螺紋底孔的過程中導(dǎo)致對(duì)已有螺紋的破壞，從而也必然會(huì)導(dǎo)致工件螺紋孔發(fā)生報(bào)廢或降級(jí)的隱患。筆者在經(jīng)過多次研討和試驗(yàn)后，尋找到了一系列工效比較快、質(zhì)量可靠穩(wěn)定的竅門。
一、在搖臂鉆床上修復(fù)螺紋孔淺的方法
如果工件材質(zhì)硬度較高，修復(fù)其螺紋孔時(shí)可在搖臂鉆床上鉆攻。
展開 螺紋孔在加工完成后深度不夠，怎么修復(fù)？
在機(jī)械加工行業(yè)對(duì)工件攻螺紋的過程中，有時(shí)會(huì)碰上因?yàn)楣に嚥缓侠恚ㄒ鸭庸ぢ菁y孔的工件焊后再加工其螺紋孔端面）、加工人員讀圖失誤（看錯(cuò)尺寸）或操作失誤（計(jì)算錯(cuò)誤、鉆淺底孔、編程錯(cuò)誤以及鉆攻螺紋孔深度定位錯(cuò)誤）等諸多因素導(dǎo)致某些工件上的螺紋孔在加工完成后存在深度不夠的現(xiàn)象。
此類問題一經(jīng)發(fā)生，由于鉆床的穩(wěn)定性較差，操作者和工藝技術(shù)人員往往會(huì)直接將待修復(fù)螺紋孔的工件安裝在鏜床或銑床工作臺(tái)上，校正緊固后采用螺紋孔底孔鉆頭按照螺紋孔內(nèi)徑校正后，鉆削其底孔至圖樣深度，再對(duì)其用絲錐進(jìn)行攻螺紋修復(fù)。但這種方法很容易使操作者在加深鉆削底孔的過程中，對(duì)原螺紋發(fā)生“摩擦式的切削”，導(dǎo)致已有螺紋出現(xiàn)破壞，影響了螺紋孔的加工質(zhì)量。
同時(shí)，這種修復(fù)方法要求操作者具有較好的技術(shù)水平，且對(duì)螺紋孔校正過程時(shí)間較長(zhǎng)，工作效率很低。利用鏜銑類設(shè)備對(duì)其進(jìn)行修復(fù)的成本也相對(duì)較高。另外，如果螺紋孔端面由于被組焊后再加工或其他原因而發(fā)生了與螺紋孔中心線不垂直的現(xiàn)象，必然會(huì)出現(xiàn)在二次鉆削螺紋底孔的過程中導(dǎo)致對(duì)已有螺紋的破壞，從而也必然會(huì)導(dǎo)致工件螺紋孔發(fā)生報(bào)廢或降級(jí)的隱患。筆者在經(jīng)過多次研討和試驗(yàn)后，尋找到了一系列工效比較快、質(zhì)量可靠穩(wěn)定的竅門。
一、在搖臂鉆床上修復(fù)螺紋孔淺的方法
如果工件材質(zhì)硬度較高，修復(fù)其螺紋孔時(shí)可在搖臂鉆床上鉆攻。
展開 飛機(jī)裝配自動(dòng)制孔刀具技術(shù)研究
在鉆削加工時(shí)，由于層與層之間結(jié)合劑的強(qiáng)度與纖維本身的強(qiáng)度的不同、纖維方向與切削刃角度不同而表現(xiàn)出的不同性能，導(dǎo)致制孔后形成了各種各樣的缺陷。
當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鉆削加工時(shí)，一般情況下入口不產(chǎn)生缺陷，而出口易產(chǎn)生分層、毛邊和撕裂3種缺陷，其中毛邊最為常見。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鉆尖處為負(fù)前角，切削負(fù)荷最大，故鉆尖處磨損比其他位置快得多。在很大程度上碳纖維復(fù)合材料表面加工質(zhì)量取決于鉆尖的鋒利程度，只有鉆尖足夠鋒利，才能切斷每根碳纖維絲，一旦鉆尖磨損嚴(yán)重，鉆尖不能對(duì)碳纖維絲形成剪切，而靠擠壓作用將其斷裂，這樣就會(huì)產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)在孔的出口處產(chǎn)生分層現(xiàn)象。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆有很長(zhǎng)的橫刃，在鉆削加工中，有50%以上的鉆削軸向力產(chǎn)生在橫刃處，橫刃越長(zhǎng)，則鉆削產(chǎn)生的軸向力就越大。在鉆削碳纖維復(fù)合材料時(shí)，鉆削軸向力的大小是衡量刀具加工性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。鉆削產(chǎn)生的軸向力越大，則越容易在零件的孔壁產(chǎn)生分層現(xiàn)象。分層與否取決于鉆削軸向力間與層間結(jié)合力的大小關(guān)系。即使在孔的出、入口處表面是完好無損的，但是如果通過探傷發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有分層，孔的加工質(zhì)量也是不合格的。橫刃如果太長(zhǎng)還會(huì)直接影響到定心的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致橢圓形孔的出現(xiàn)或孔徑偏大，這樣就產(chǎn)生了圓度誤差和尺寸誤差。
1.2 鈦合金材料的切削加工性能
鈦合金的硬度大于HB350時(shí)切削加工特別困難，小于HB300時(shí)則容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個(gè)方面，關(guān)鍵在于鈦合金本身化學(xué)、物理、力學(xué)性能間的綜合對(duì)其切削加工性的影響。鈦合金具有如下切削特點(diǎn)。
（1）變形系數(shù)小。這是鈦合金切削加工的顯著特點(diǎn)，變形系數(shù)小于或接近于1，切屑在前刀面上滑動(dòng)摩擦的路程大大增大，加速刀具磨損。
（2）切削溫度高。
展開 UG編程實(shí)例講解：圓弧盤類零件的建模與加工
孔加工在UG/NX中被分為很多種鉆削形式，常見的有斷屑鉆、啄鉆、普通鉆、定心鉆和鏜孔以及鉸孔等多種方式，前道工序我們采用了定心鉆進(jìn)行孔定位，后面將采用麻花鉆對(duì)各個(gè)孔進(jìn)行粗鉆削。
選擇鉆削方式主要根據(jù)孔的幾何尺寸要求，以及所選用的刀具幾何尺寸進(jìn)行確定。根據(jù)零件圖的要求以及工藝安排，這次鉆削選擇“斷屑鉆”進(jìn)行加工，將有利于保證在孔加工的質(zhì)量和刀具壽命的綜合考慮上求得平衡。
創(chuàng)建鉆削工序。右擊工件【幾何體】（WORKPIECE），待彈出下拉菜單后選擇【刀片】，再次彈出選擇【操作】，即可完成對(duì)工序的創(chuàng)建。參數(shù)設(shè)置、刀具以及幾何體的配置均根據(jù)工序要求進(jìn)行編輯。
孔加工參數(shù)設(shè)置如圖4-16所示。
普通鉆削的參數(shù)配置方式較中心孔鉆削簡(jiǎn)單，除指定加工對(duì)象，鉆削開始頂面及地面外，只需在另指定“通孔安全距離”以保證通孔鉆削時(shí)不留下殘余階臺(tái)。
對(duì)刀軌模擬后的切削效果，如下圖所示。
Ф10銷孔需要進(jìn)行精加工以保證合理的形位精度，采用Ф10鉸刀完成精加工。過程與鉆削不同的是選擇鉆削類型下得“工序子類型“為【REAMING】,以及選擇“T03號(hào)”加工刀具。
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