小直径麻花钻的钻削仿真与实验研究.pdf

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1、第2期机械设计与制造2015年2月MachineryDesign&Manufacture139小直径麻花钻的钻削仿真与实验研究贾晓鸣，李秋王月，张好强(河北联合大学机械工程学院，河北唐山063009)摘要：小直径麻花钻的刀具结构与常规尺寸麻花钻有显著区别，两者的钻削机理差异很大。用模拟仿真与试验对比的方式对小直径麻花钻的钻削过程进行研究。采用模仿实际麻花钻加工过程的建模方式对刀具进行三维模型的创建，采用刀具绑定转动刚体零件的形式进行仿真建模。主要对小直径麻花钻钻削时的工件变形过程、刀具受力和刀具磨损进行分析，更深入的揭示小直径麻花钻的钻削机理、磨损形式，为优化小直径麻花钻强度、

2、延长钻头寿命提供参考。实验结果与仿真分析结果一致证明这种独特的仿真建模方式用于钻削研究的有效性。关键词：机理；差异；模拟；试验；小直径麻花钻；受力；磨损中图分类号：TH16：TG713文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)02—0139—04ExperimentalResearchandDrillingSimulationofSmall-DiameterTwistDrillJIAXiao—ming，LIQiu—yue，ZHANGHao—qiang(CollegeofMechanicalEngineering，HebeiUnitedUniversity，Hebei

3、Tangshan063009，China)Abstract：Thestructureofsmall-diametertwistdrillisdifferentfromcommontwistdrill；therefore，bothofthedrillingmechanismsaredifferent．Thedrillingprocessofsmalldiametertwistdrillisstudiedbythemethodofcontrastingsimulationandexperiment．Theactualtwistdrillmanufactureprocessmoili

4、ngisimitatedtocreatethe3一DmodeloftooLThesimulationmodelisbasedonthebindingoftoolandtherotationrdboparts．Thedeformationprocess，cuttingtoolforceandtoolwearofsmalldiametertwistdrillindrillingareanalyzed．Furtherrevealsthemechanismofdrillingofsmdldiametertwistdrill，wearform，ordertooptimizethestre

5、ngthofsmalldiametertwistdrill，andextendstheservicefofdrillbit．Theexperimentalresultsaleconsistentwiththesimulationanalysisprovedthevalidityofthisuniquemodelingmethodsusedinthestudyofdrilling．KeyWords：Mechanism；Diference；Simulation；Experiment；Small-DiameterTwistDrill；Stress；Wear1引言二维金属切削的仿真技术

6、已经比较成熟并揭示了切削过程中的剪切变形及切屑形成过程。在三维切削仿真研究方面，对车、铣小直径麻花钻是加工微小孔所用的主要刀具，影响微小孑L的仿真研究很多，对钻削的模拟仿真相对较少。目前，国内外学者加工最大的难题就是刀具结构细小导致刚度、强度不足，刀具容对钻头的仿真研究一般集中在直径(3．2～12．7)mm的范围内，对易破损、折断。小直径麻花钻与常规麻花钻在刀具结构上有显著直径0．5mm以下的小直径麻花钻的仿真研究较少。以直径区别：参与钻削微小孔的螺旋槽部分结构细小，导致钻头强度不0．5mm的麻花钻钻削普通钢板为例，对小直径麻花钻的钻削过程足，为了增大钻头强度，小直径麻花钻的芯

7、径比与普通麻花钻相进行模拟仿真和试验，着重对小直径麻花钻在钻入时的工件变形比要大很多【一-21；为了增加钻头强度也方便刀具制作，直径0．5mm过程、刀具受力和刀具磨损进行分析研究。以下的麻花钻基本没有刃带。刀具结构的区别使小直径麻花钻横刃、主刃参与切削的方式与普通麻花钻也不相同，小直径麻花钻2钻削仿真建模及分析的钻削机理与常规尺寸的麻花钻有很大差异。仿真应用大型有限元分析软件ABAQUS，切削仿真属于非钻削加工属于半封闭加工，是集弹塑性力学、断裂力学、摩线性分析过程，ABAQUS的非线性处理