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超声振动辅助钻削生物骨钻削力研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2021年第6期40卷 122-125页

作者：何东钰杨志波孙旺韩道成河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000

在临床骨外科手术中,医生通常需要对骨进行预钻孔,以便植入固定装置,但是,骨钻孔过程中钻削力过大或钻孔质量差,均会严重影响患者术后恢复速度。为此,对传统钻削与超声振动钻削生物骨进行对比试验,研究不同主轴转速、进给速度和超声振... 详细信息

在临床骨外科手术中,医生通常需要对骨进行预钻孔,以便植入固定装置,但是,骨钻孔过程中钻削力过大或钻孔质量差,均会严重影响患者术后恢复速度。为此,对传统钻削与超声振动钻削生物骨进行对比试验,研究不同主轴转速、进给速度和超声振幅对钻削力大小的影响规律,分析骨钻孔入口质量情况。结果表明:超声辅助钻削可以有效降低轴向力,降幅约为23.65%,当增大主轴转速或降低进给速度,钻削力均随之减小;钻削力随着超声振幅的增加而减小;超声钻削可以有效改善钻孔毛刺情况,提高钻孔加工质量。

关键词：超声振动生物骨钻削力钻孔质量

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枪钻几何结构参数对钻削力的影响规律

科学技术与工程 2018年第19期18卷 38-42页

作者：廖科伟李耀明张煌李卫国申浩中北大学机械工程学院太原030051 太原科技大学机械工程学院太原030024

枪钻钻头自身独特的复杂结构使深孔钻削的过程变得较为复杂。钻头几何结构参数设计得不合理会引起钻削力较大,导致温度升高、刀具磨损严重和降低孔加工质量等一系列问题。通过对钻头静力学分析,借助群钻钻削力的计算方法,将刀具内、外... 详细信息

枪钻钻头自身独特的复杂结构使深孔钻削的过程变得较为复杂。钻头几何结构参数设计得不合理会引起钻削力较大,导致温度升高、刀具磨损严重和降低孔加工质量等一系列问题。通过对钻头静力学分析,借助群钻钻削力的计算方法,将刀具内、外刃分解为微切削单元进行分析进而建立枪钻钻头的力学模型。通过数值仿真研究枪钻钻头几何结构参数的改变对钻削力变化的影响规律,从而进一步优化相关参数并通过实验验证。试验结果表明钻削力的变化与仿真分析的规律相吻合,进而为枪钻几何结构的优化设计提供了依据。

关键词：枪钻钻削力力学模型数值仿真

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陶瓷复合构件的钻削力试验研究

制造技术与机床 2010年第5期 57-60页

作者：郑雷王保卫冯宝富袁军堂汪振华鲁东大学先进制造与自动化技术重点实验室山东烟台264025 南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

以典型的陶瓷复合构件(陶瓷/玻璃钢/铝合金)为例,通过烧结金刚石套料钻头定压加工试验,深入分析了孔加工过程中的钻削力变化规律。通过正交试验和多元回归分析,建立了综合考虑钻头参数和切削用量的工程陶瓷套孔加工钻削轴向力的经验公式... 详细信息

以典型的陶瓷复合构件(陶瓷/玻璃钢/铝合金)为例,通过烧结金刚石套料钻头定压加工试验,深入分析了孔加工过程中的钻削力变化规律。通过正交试验和多元回归分析,建立了综合考虑钻头参数和切削用量的工程陶瓷套孔加工钻削轴向力的经验公式,并分析了各参数对钻削轴向力的影响。研究成果为工程陶瓷及陶瓷复合构件套孔加工时钻头参数和切削用量的优化选择提供了参考依据,对专用机床的开发也具有一定的指导意义。

关键词：陶瓷复合构件金刚石套料钻头钻削力回归分析

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医疗钻头钻削力和钻削温度的试验研究

机械设计与制造 2010年第11期 118-120页

作者：杨毅欣王成勇秦哲宋月贤陈翰源广东工业大学机电工程学院广州510006 广州市天鹰精密工具有限公司广州511483

在高速钻削猪胫骨过程中,钻削力和钻削温度对改进医疗钻头的设计是非常重要的。研究结果表明:在钻削骨头的过程中,钻削力和钻削温度受进给速度和钻削速度的影响。相比不锈钢麻花钻,带三个切削刃的新型医疗钻头能够取得更小的钻削力和低... 详细信息

在高速钻削猪胫骨过程中,钻削力和钻削温度对改进医疗钻头的设计是非常重要的。研究结果表明:在钻削骨头的过程中,钻削力和钻削温度受进给速度和钻削速度的影响。相比不锈钢麻花钻,带三个切削刃的新型医疗钻头能够取得更小的钻削力和低于47℃的钻削温度。

关键词：骨头钻削钻削力钻削温度医疗钻头

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轴向超声振动钻削的钻削力和切屑形态研究

工具技术 2021年第4期55卷 42-44页

作者：陈肖玮陈振亚中北大学机械工程学院山西省深孔加工工程技术研究中心

建立了钻削加工仿真模型,并采用麻花钻对钛合金进行振动钻削试验。利用ABAQUS软件进行轴向超声振动钻削仿真,试验验证和对比分析了轴向超声振动钻削在不同加工参数下的切屑形态和钻削力。仿真与试验结果表明:随着进给量和振幅增加,钻削... 详细信息

建立了钻削加工仿真模型,并采用麻花钻对钛合金进行振动钻削试验。利用ABAQUS软件进行轴向超声振动钻削仿真,试验验证和对比分析了轴向超声振动钻削在不同加工参数下的切屑形态和钻削力。仿真与试验结果表明:随着进给量和振幅增加,钻削力增大,但进给量对钻削力的影响大于振幅;无论是进给量还是振幅的改变,对切屑形态均有影响。

关键词：轴向超声钻削钻削力切屑

两种钻头高速钻削碳纤维复合材料时的钻削力与钻削温度对比

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机械工程材料 2015年第11期39卷 36-40页

作者：刘洋李鹏南陈明唐思文杨进湖南科技大学机电工程学院湘潭411201 湖南科技大学机械设备健康维护省重点实验室湘潭411201

采用金刚石涂层钻头和硬质合金麻花钻头对单向T800碳纤维复合材料进行高速钻削试验,对比分析了两种钻头在不同转速和进给速度下钻削时的钻削力与钻削温度,并研究了钻削力对制孔质量的影响。结果表明:高转速、低进给速度能有效提高孔的... 详细信息

采用金刚石涂层钻头和硬质合金麻花钻头对单向T800碳纤维复合材料进行高速钻削试验,对比分析了两种钻头在不同转速和进给速度下钻削时的钻削力与钻削温度,并研究了钻削力对制孔质量的影响。结果表明:高转速、低进给速度能有效提高孔的加工质量;在相同加工参数下,与硬质合金麻花钻头相比,用金刚石涂层钻头钻削时,钻削轴向力减小40%,钻削温度至少降低17%,更适合钻削碳纤维复合材料。

关键词：碳纤维复合材料硬质合金钻头金刚石涂层钻头高速钻削钻削力

人体皮质骨的Johnson-Cook参数获取及钻削力规律研究

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人体皮质骨的Johnson-Cook参数获取及钻削力规律研究

作者：程肖昆明理工大学

学位级别：硕士

骨折手术中的钻骨操作是外科手术中较为常见的操作之一。生物骨骼的最外层是由高强度和硬度的致密皮质骨结构组成,其承载了生物体受到的大部分载荷。但是由于骨骼材质本身具有导热性差、蜂窝状结构和脆硬的特性使得其在钻削过程中易受... 详细信息

骨折手术中的钻骨操作是外科手术中较为常见的操作之一。生物骨骼的最外层是由高强度和硬度的致密皮质骨结构组成,其承载了生物体受到的大部分载荷。但是由于骨骼材质本身具有导热性差、蜂窝状结构和脆硬的特性使得其在钻削过程中易受到钻削力或者钻削温度的影响而导致损伤,进而影响患者的术后恢复。目前,关于骨骼钻削的研究大都是基于动物骨骼采用实验及仿真的方法研究钻削参数、钻头结构等对钻骨过程中产生的力或温度的影响。然而,动物骨骼不一定能真实地反映人体骨骼在钻削过程中的特有钻削性质。因此,本文通过研究人体皮质骨的Johnson-Cook参数以建立更加符合实际的人体皮质骨的钻削有限元模型,这对未来的骨折手术具有非凡的医学价值。本文以仿真和实验相结合的方式,对钻骨过程中的骨骼材质的本构模型参数进行了深入研究。首先以目前常用的骨骼本构模型参数为基础,采用Advant Edge仿真软件建立了钻削有限元模型。然后依据已有的人体皮质骨钻削力的实验数据,使用多元函数的下山单纯形法不断地进行有限元迭代仿真,最终获得了重要的人体皮质骨的Johnson-Cook本构模型参数。基于该参数建立人体皮质骨的钻削有限元模型,探讨麻花钻的不同刃型结构对骨骼的钻削力影响,发现刀具结构在一定程度上对钻削力是有影响的。通过选取钻头顶角、螺旋角、圆角半径进行正交仿真试验和数据分析,得到了人体皮质骨的最小钻削力刃型结构和各因素与钻削力之间的回归模型。最后进行了猪股骨的钻削实验,发现猪股骨与人体皮质骨的钻削力规律表现一致,但二者间数值差13%～21%;当将猪股骨的实验钻削力下调15%时,则可以用其大致反映人体骨骼的钻削特性。同时猪股骨随转速、进度速度的钻削力变化规律与所建立的人体皮质骨仿真模型一致,表明二者具有一定的共性。

关键词：钻骨人体皮质骨 Johnson-Cook本构模型钻削力刀具结构

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碳纤维复合材料钻削力与孔质量研究

碳纤维复合材料钻削力与孔质量研究

作者：贺虎南京航空航天大学

学位级别：硕士

碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics—CFRP)由于其具有高的比强度、比模量、比刚度,以及热膨胀系数小、抗疲劳性能好、及耐腐蚀等优点,被广泛的应用于航空航天、国防、工业、体育等领域。CFRP的钻削加工是在CFRP结构件上... 详细信息

碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics—CFRP)由于其具有高的比强度、比模量、比刚度,以及热膨胀系数小、抗疲劳性能好、及耐腐蚀等优点,被广泛的应用于航空航天、国防、工业、体育等领域。CFRP的钻削加工是在CFRP结构件上安装紧固件过程中频繁的操作工艺,但由于CFRP具有强度大、硬度高、各向异性等特点,孔的加工质量难以保证,是典型的难加工材料。本文针对CFRP的难加工性,对CFRP钻削过程中的钻削力和孔质量开展了相关的基础和试验研究,主要工作包括:(1)采用了YG6X整体硬质合金麻花钻和两种结构的钎焊金刚石套料钻进行钻削CFRP试验,对麻花钻和套料钻的钻削加工过程进行了分析,研究了工艺参数对钻削力的影响,并对比了硬质合金麻花钻和钎焊金刚石套料钻钻削加工中的钻削力和磨损情况,认为钎焊金刚石套料钻适合用来加工CFRP。(2)分析了硬质合金麻花钻和钎焊金刚石套料钻加工孔的出入口撕裂产生的原因,研究了工艺参数对孔出入口撕裂大小的影响,对比了麻花钻和套料钻加工孔的出入口质量,发现钎焊金刚石套料钻能更高效的获得良好的孔出入口质量。(3)对CFRP孔的分层进行了氯化金渗透液检测,分析了麻花钻和套料钻加工CFRP时孔内部分层产生的原因,对比了两种钻头加工孔产生分层的特点,提出了减少分层的方法。(4)观察了孔壁的表面形貌,分析了纤维方向和切削方向间的夹角对孔壁表面粗糙度的影响,对比了两种钻头加工孔的孔壁形貌特点,发现夹角周期性地变化,导致了孔壁不同区域的表面质量不同。

关键词： CFRP 钻削力孔质量撕裂分层孔壁表面

群钻钻削力研究─—群钻钻削的流屑角模型（Ⅰ）

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湖南大学学报（自然科学版） 1995年第3期22卷 86-90页

作者：蔡逸玲温松明胡思节湖南大学机械工程系

本文在文献［１］的基础上，将切屑在前刀面上的运动形式分解为侧卷运动和上卷运动．根据分运动速度的方向和大小，从理论上建立并完善了群钻钻削的流屑角模型，为群钻钻削力预测模型的建立奠定了基础．

关键词：群钻流屑角模型钻削力