运用ABAQUS/Explicit对颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)进行0.5mm微孔钻削有限元仿真,通过研究网格尺寸和质量放大系数对钻削力结果的影响,优化微孔钻削仿真的参数,模拟主轴转速和进给速度对钻削力的变化规律、钻屑的形成及其形貌的作用规律。基于仿真结果设置主轴转速和进给速度,进行SiCp/Al复合材料微孔钻削试验。结果表明选取合适的单元尺寸和质量放大系数可明显提高仿真精度;低主轴转速、大切削厚度会产生较大的碎片状钻屑,使排屑困难;仿真时采用材料均质化模型会带来一定的误差。

为降低飞机钛合金蒙皮的止裂孔气动钻削轴向力,构建了气动钻削力试验测试系统,开展了钻削力正交试验和参数优选试验。试验表明,各因素对气动钻削轴向力从大到小的影响顺序为速度进给比值(v/f)、钻头形状和润滑条件。以材料为W6Mo5Cr4V2Al的S型钻头钻削2mm厚度钛合金TC4板材,可将马达切削转速调整至445~865r/min范围,并采用复合雾滴喷射润滑(CMJ),当润滑参数为雾化供气压力为0.4MPa,用油量为60~80m L/h,用水量为80~120m L/h时效果较佳。

骨钻孔手术是关键的外科手术之一,广泛应用于修整骨折及颅骨开孔等方面。在骨钻孔手术过程中,医疗钻头与骨组织相互作用,不可避免地产生钻削力和钻削温度,从而导致不同程度的骨损伤。基于当前研究现状,综述了实验法和仿真分析法2种骨钻孔研究方法;阐述了医疗钻头钻削温度的产生、测量及其影响因素;分析了钻头参数、钻头设计及超声辅助钻削对钻削力的影响;总结了当前研究方法面临的问题,为骨钻孔手术的研究和应用提供参考。

针对新型轻质陶瓷材料为核心的高性能复合装甲在常规加工过程中质量差等问题,对SiC/GFRP复合装甲进行超声振动辅助制孔加工技术研究,通过改变机床主轴转速、进给速度等加工工艺参数,探究钻削力的变化。结果表明:提高主轴转速或降低进给速度,可有效减小钻削轴向力;超声振动辅助提高了制孔表面完整性,能显著改善制孔质量。

为了研究钻削参数对CFRP/Ti叠层材料钻削力的影响及钻削过程中的振动特性，采用正交试验的方法对叠层材料进行了一体化钻削试验。采用测力仪对加工过程中的钻削力进行测量，并通过对钻削力的分析，研究了钻削过程中的振动特性。结果表明，扭矩和轴向力随主轴转速升高而减小，随进给速度的升高而增大，且进给速度对钻削力的影响强于主轴转速对其的影响。加工过程中取较高的主轴转速，较低的进给速度将保证孔的加工质量。在CFRP/Ti叠层材料加工过程中，加工至两材料接触面的位置时，存在剧烈的切削振动现象。

采用自主磨制的阶梯钻对钛合金进行钻削实验,并与普通麻花钻进行对比。分析了不同加工参数下的钻削力、切屑形态、孔径、孔壁表面粗糙度以及孔出入口毛刺。实验结果表明：钻削力随着主轴转速的增大而减小,随着进给量的增大而增大。相比普通麻花钻,阶梯钻产生的钻削力更小,切屑尺寸更小,排出顺畅,孔径值接近于钻头直径,孔壁表面粗糙度值更小,孔出入口毛刺少。

根据碳纤维复合材料制孔过程中产生的缺陷,自主磨制专用钻头——阶梯钻对碳纤维复合材料进行钻削实验,研究了在不同加工参数下阶梯钻钻削碳纤维复合材料的钻削力、孔出口质量、孔壁表面粗糙度,并与普通麻花钻头进行对比。结果表明：阶梯钻产生的钻削轴向力是麻花钻的一半,孔壁表面粗糙度值更小,孔出口没有明显的缺陷,阶梯钻适合钻削碳纤维复合材料。