微織構(gòu)麻花鉆的設(shè)計制備及鉆削性能研究.pdf

1、針對麻花鉆在鉆削過程中存在摩擦磨損嚴(yán)重、鉆削溫度高等問題，本文提出了全新的微織構(gòu)麻花鉆的概念及設(shè)計思路。利用有限元法分析了微織構(gòu)對麻花鉆Mises應(yīng)力分布的影響。采用激光加工方法，制備了不同形狀的微織構(gòu)麻花鉆。通過鉆削試驗，研究了微織構(gòu)麻花鉆的鉆削性能。
　　提出了五種不同結(jié)構(gòu)形狀的微織構(gòu)，分別為:與麻花鉆主切削刃平行的微織構(gòu)(T-PX)、與麻花鉆主切削刃夾角為45度的斜紋狀微織構(gòu)(T-XW)、與麻花鉆主切削刃垂直的微織構(gòu)(T-C

2、Z)、橢圓狀微織構(gòu)(T-TY)、微孔狀微織構(gòu)(T-WK)。通過有限元方法分析計算了五種微織構(gòu)麻花鉆鉆尖處的Mises應(yīng)力值，結(jié)果表明，T-TY麻花鉆、T-XW麻花鉆和T-WK麻花鉆鉆尖處的應(yīng)力集中較小。分析了微織構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)對麻花鉆鉆尖處Mises應(yīng)力分布狀態(tài)的影響，得出了最佳的微織構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。其中T-TY麻花鉆微織構(gòu)的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)為:微織構(gòu)距離主切削刃300μm，橢圓圈數(shù)為三圈，槽寬為80μm，槽深為50μm，微織構(gòu)間距為200μm;

3、T-XW麻花鉆微織構(gòu)的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)為:微織構(gòu)距離主切削刃300μm，槽寬為100μm，槽深為50μm，微織構(gòu)間距為200μm; T-WK麻花鉆微織構(gòu)的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù):微織構(gòu)距離主切削刃300μm，槽寬為50μm，槽深為50μm，微織構(gòu)間距為200μm。
　　采用激光加工的方法，制備了不同結(jié)構(gòu)形狀的微織構(gòu)麻花鉆。研究了激光加工參數(shù)（激光加工功率、激光加工頻率、激光掃描速度、激光掃描次數(shù)）對微織構(gòu)尺寸和表面形貌的影響，分析得出了制備這三

4、種微織構(gòu)的合理加工參數(shù)范圍。試驗表明:微織構(gòu)的深度隨著激光加工功率的增大而增大，隨著激光掃描速度的增大而減小，隨著激光加工頻率的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，隨著激光掃描次數(shù)的增大而增大。微織構(gòu)的槽寬隨著激光加工功率的增大而增大，隨著掃描速度、激光頻率和掃描次數(shù)的增大變化不大。綜合分析微織構(gòu)的尺寸和表面形貌，選擇制備條紋狀微織構(gòu)麻花鉆(T-XW)的工藝參數(shù)為:激光加工功率為12W，激光加工頻率為30Hz，激光掃描速度為120mm/s，激光

5、掃描次數(shù)為1次。制備微孔狀微織構(gòu)麻花鉆(T-WK)的工藝參數(shù)為:激光加工功率為9W，激光加工頻率為30Hz，激光掃描速度為120mm/s，激光掃描次數(shù)為1次。制備橢圓狀微織構(gòu)麻花鉆(T-TY)的工藝參數(shù)為:激光加工功率為15W，激光加工頻率為40Hz，激光掃描速度為100mm/s，激光掃描次數(shù)為3次。根據(jù)激光加工微織構(gòu)的最優(yōu)工藝參數(shù)，制備出了T-XW、T-WK和T-TY微織構(gòu)麻花鉆。
　　將制各出的T-XW、T-WK和T-TY微織

6、構(gòu)麻花鉆與傳統(tǒng)的無織構(gòu)麻花鉆(WT)進行干鉆削對比試驗。試驗表明，與傳統(tǒng)的無織構(gòu)麻花鉆相比，T-XW、T-WK和T-TY微織構(gòu)麻花鉆的鉆削力、鉆削溫度和麻花鉆磨損均顯著降低，鉆屑長度也有所減小。其中T-XW麻花鉆的鉆削性能最好，約降低鉆削力17％-31％;降低鉆削溫度19％-21％。
　　微織構(gòu)麻花鉆能夠有效的降低麻花鉆的粘結(jié)磨損;表面微織構(gòu)能夠在整個鉆削過程中起到減摩、斷屑作用。分析認(rèn)為微織構(gòu)的存在，阻礙了切屑流動，促使切屑發(fā)生