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麻花钻的建模及强度分析[摘要]：采用三维建模软件建立麻花钻的三维模型，分析刀具在工作时的受力情况。
应用有限元软件对麻花钻进行模态分析，研究其结构的震动特性。
利用deform软件对麻花钻的工作过程进行模拟仿真。
[关键词]：麻花钻；三维建模；ansys分析；deform 仿真Twist drill modeling and the analysis of its intensionAbstract:This artical introduced the 3D mode ling method of twist drill and the analysis of twist drill when it behaves. Finite element software for modal analysis Twist. Deform software using process simulation work.Key Words: twist drill；ansys；deform；simulation目录目录 (I)1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2研究背景与国内外研究现状 (2)1.3本课题的研究意义 (5)1.4本课题研究的主要工作 (5)2麻花钻切削理论基础 (8)2.1麻花钻应用到的理论基础 (8)2.1.1麻花钻的组成 (8)2.1.2麻花钻的角度 (9)2.1.3基面和切削平面 (11)2.2钻削力的计算 (12)3 麻花钻的建模 (15)3.1P RO/ENGINEER (15)3.1.1 Pro/ENGINEER的概述 (15)3.2.1创建毛坯 (15)3.2.2创建螺旋槽 (20)3.2.3创建横刃 (25)4有限元数值分析理论与ANSYS软件介绍 (31)4.1有限元方法分析过程概述 (31)4.1.1连续体的离散化 (31)4.1.2单元分析 (32)4.2ANSYS软件介绍 (32)4.2.1软件功能简介 (32)4.2.2前处理模块 PREP7 (33)4.2.3求解模块 SOLUTION (34)4.3静应力分析 (36)4.3.1 麻花钻的静应力分析步骤 (36)4.4模态分析 (45)4.4.1模态分析:模态分析的定义和模态分析介绍 (45)4.4.2 在 ANSYS 中有以下几种提取模态的方法： (46)4.4.3 模态分析中的四个主要步骤： (46)4.4.4 模态分析步骤: (46)5钻削过程的模拟仿真与DEFORM-3D软件介绍 (59)5.1DEFORM-3D软件介绍 (59)5.1.1 deform-3d软件简介 (59)5.1.2deform-3d的操作流程 (59)5.2钻削过程仿真 (63)致谢 (76)参考文献 (77)外文文献译文 (79)1绪论1.1引言切削加工是机械加工制造应用最多的加工方式之一，它可以应用在几乎所有的机械加工制造行业当中，是国民生产的重要支柱。
磨损带形状特征及随切削时间和切削条件的变化规律是刀具磨损理论最基本的内容。
与车、铣削刀具不同，钻头前锥的刀刃全部参加切削，其后刀面磨损区域很大，且三维分布于前锥面及与刃带相交的转角区。
为便于观测，在DIMILANO119966检测仪上用一个特制的三向夹头将主刀刃调平，使转角区、主后刀面和一部分横刃的磨损区清晰地显示在一个视图上，再测量绘制出磨损图形或直接拍照成像。
图1为试验所得麻花钻的典型磨损图形，转角磨损区呈不规则的三角形，其高(沿钻头的轴向)是钻头磨损带的最大宽度VBc，而主刀刃及横刃的磨损区为形状较均匀、宽度尺寸VB较小的条形带。
试验表明，无论钻头转速高低或在磨损过程的任意时刻，转角磨损带宽度值最大且扩展速率最快的这种图形特征总是保持不变。
更重要的是，当转速较高时，转角区及相邻小部分主刀刃磨损区的磨损性质与其余主刀刃和横刃磨损区的磨损性质有较大的差异，前者出现明显的烧伤色且规则沟痕形貌的比例减少，这是因为沿刀刃径向的切削速度梯度增大，钻头外缘的温度和摩擦速度急剧增加，热磨损(氧化、扩散磨损)成为主要的磨损形式。
图1 麻花钻后刀面的磨损图形显然，钻头整体的磨损程度以及能否继续切削不仅取决于转角磨损VBc的大小，而且与主、横刀刃磨损VB有关，并受钻削速度的影响。
在改变钻头转速n的钻削试验中，测量不能正常钻削时钻头的转角磨损和主刀刃磨损，结果如图2所示。
转速不同，钻头磨钝时的转角磨损值差异显著，且VBc值随转速的提高而增大。
如当n=1125r/min时，测得VBc=0.90mm时的钻头仍能正常切削；而同样的钻头以n=600rpm钻削时，当VBc=0.76mm时就已磨钝失效，无法继续钻削。
与之相比，转速变化对主刀刃及横刃磨损区的影响却相反。
转速较低时，钻头磨钝失效所对应的VB 值较大；转速较高时，钻头失效对应的VB值却变小，但两者的差别不大。
因此，钻削速度的提高对主刀刃及横刃磨损特性的作用并不显著，这正是钻削与车削的不同之处。
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（ｃ）轴向磨削力
图４１４初步过程实验磨削力实验结果
由上图４．１４可以看出，随着磨削次数的增加．磨削力逐渐增大，但增大的幅度很小。
对于砂轮线速度ｖ。
＝３０ｍ／ｓ与ｖ。
＝６０ｒａｌｓ这两组参数，第一次的磨削力数值基本接近，但随着磨削次数的增加，ｖ，ｆ３０ｍ／ｓ的磨削力基本保持不变，而ｖｓ＝６０ｍ／ｓ的磨削力却逐渐增大，从而ｖ，＝３０ｍ／ｓ较ｖ。
＝６０ｍ／ｓ具有更好的磨削稳定性。
４．２４２系统过程实验
由４．２．４．１中对初步过程实验的实验结果进行分析，选择ｖ：＝１６ｍ／ｓ、ｖｗ＝５５ｍｍ／ｍｉｎ、ａｈ－２ｍｍ与ｈ＝３０ｍ／ｓ、Ｖｗ＝１ｌＯｍｍ／ｍｉｎ、口＾－２ｒａｍ这两组磨削参数进行大量磨削实验，并对实验结果进行深入分析。
其实验结果如下。
（１）表面形貌
ａ）第ｌ攻磨削后（ｂ）第１０次磨削后。
硬质合金切削工具材料性能研究随着制造行业的发展，切削工具在金属加工中扮演着至关重要的角色。
硬质合金切削工具被广泛应用于车削、铣削、钻孔等加工过程中，具有较长的寿命和较高的工作效率。
在这篇文章中，我们将探讨硬质合金切削工具的材料性能以及对切削过程的影响。
1. 硬质合金材料的基本特性硬质合金，又称钨钛合金，是由钨碳化物（WC）和钴（Co）或镍（Ni）等金属粉末烧结而成的复合材料。
它具有优异的硬度、耐磨性和高温稳定性，适用于切削工具的制造。
此外，硬质合金还具有较高的强度和耐冲击性，可以在高速切削过程中保持较好的刚性和稳定性。
2. 硬质合金切削工具的主要性能指标硬质合金切削工具的性能指标主要包括硬度、耐磨性、断裂韧性和热稳定性等。
硬度是评价切削工具抗磨性的重要指标，硬质合金的高硬度可以有效抵抗切削过程中的磨损。
耐磨性是衡量切削工具使用寿命的关键指标，可以通过寿命试验来评估。
断裂韧性决定了切削工具在切削过程中的抗断裂性能，而热稳定性则可以保证切削工具在高温切削条件下的稳定性和寿命。
3. 影响硬质合金切削工具性能的因素硬质合金切削工具的性能受多种因素的影响，其中最主要的因素是材料成分和微观结构。
不同的成分配比和烧结工艺会导致硬质合金的硬度、断裂韧性和热稳定性等性能差异。
此外，颗粒度、晶粒度和相含量等微观结构参数对硬质合金的性能也有重要影响。
精细的晶粒和均匀分布的相可以提高硬质合金的强度和断裂韧性，减少切削过程中的断裂和剥落。
4. 材料性能研究方法与进展研究硬质合金切削工具材料性能的方法主要包括实验测试和数值模拟。
实验测试可以通过切削试验、硬度测试、显微镜观察等手段来获取硬质合金的性能数据。
数值模拟则通过计算机模拟切削过程中的材料应力、变形和热传导等物理过程，预测硬质合金切削工具的性能。
近年来，基于人工智能和机器学习的模型也逐渐应用于硬质合金材料性能研究中，提高了研究效率和准确性。
5. 切削工具性能改善的途径为了改善硬质合金切削工具的性能，研究人员采取了多种途径。
江南大学十学位论文２．１引言第二章螺旋前刀面方程的推导麻花钻的前刀面一一即螺旋槽表面，是切屑沿着流出的表面。
切削刃上任一点的前角是这一点的基面与前而（或前面的切平面）之间的夹角。
”。
在麻花钻钻削过程中，各切削刃及前、后刀面会出现磨损或破损的情况，或者为了适麻不同的加工材料，要改变某些角度或钻头的形式，这时就要求对麻花钻进行修磨，比较常见的就是对麻花钻后刀而进行修磨。
然而，我们在对麻花钻后刀面进行修磨之后，其土刀刃为前刀面和后刀面的交线，如果没有前刀面方程，我们就无法求出修磨后主刀刃的方程，也就无法求出沿主刀刃上各点处的后角的大小，因此，必须要建立起前刀面的方程。
经翻阅相关资料，虽然有些文中给出了前刀面的方程，但并未指出是在一个什么样的坐标系下建立的方程，也没有给出前刀面方程的推导过程，而且各种资料中的前刀而方程不尽致。
为此，本文在研究麻花钻前刀面的性质后，建立了麻花钻前刀面的数学模型。
２．２前刀面的数学建模麻花钻前刀面如图２．１所示，这个前刀面足一个螺旋面，是由过直线刃上一系列等螺距的螺旋线组成。
图２．１麻花钻前刀面根据这个原理，建立了其数学模型，其过程如ｒ图２．２中相关符号的说明：Ｒ——麻花钻的半径“直线刃上任一点的、卜径第七章其于Ｐｒｏ／Ｅ的麻花钻前、后刀面的参数化建模机器刃磨参数的优化７．２．１直线主刀刃及轴线绘制—１Ｏｄ０ｉ一．图７．１生成钻头轴线和直线刃ｂ蕊秘毽鼬鲻’一‘一州崮Ｆ¨ｅＥｄｎｌｎｓｅｒｔ眦ｎｎｉｅｓＳｈｏｗ日ａ品电Ｂｘｌ舻Ｉ扣嘲国＝？Ｆ团国｛——ＣｕｒｒｅｎｔＣｏｍｅｘｔ—叫Ｉ口ｓｚ嘲ｓｓ］Ｉ湖ｍ＿ｓｄ０＝ｓｑｒｔｌ瞰Ｒ－Ｒｃ’Ｒｃ）Ａａｎｌ５９）■ｌ－＿－＊１＾１¨ＴⅢ－厂五］勋ｓｅｔＩｃａｎｃｅ－ｌ引呷ｌｌＩＵ娥ｌ』江南大学士学位论文图７．８生成砂轮然后，将圆锥母线Ｅ绕其轴线Ｆ旋转９００生成一个圆锥砂轮ｓ１，由此砂轮磨出的后刀面后角为Ｏ度，为了使刃磨出的后刀面有后角，将此砂轮绕一个由点１指向点１１的向量旋转一个角度ａ（在模型中没茕为ａｆａ），生成另一个砂轮Ｓ２。
钻头实验报告钻头实验报告引言：钻头是一种常见的工具，用于在各种材料上钻孔。
它的设计和材料选择对于钻孔效果和工作寿命至关重要。
本篇文章将对钻头实验进行介绍和分析，探讨不同因素对钻头性能的影响。
实验目的：本实验旨在研究不同类型和材料的钻头在不同条件下的钻孔效果和寿命，以便为实际工作中的钻孔操作提供参考和指导。
实验方法：1. 实验材料：- 钻头：包括高速钢钻头、硬质合金钻头和陶瓷钻头。
- 钻孔材料：选择了钢板、混凝土和木材作为钻孔材料。
- 实验设备：钻床、钻孔夹具、测量工具等。
2. 实验步骤：- 第一步：选择不同类型和材料的钻头，并进行初步测试，记录下初始状态。
- 第二步：根据实验需求，选择不同的钻孔材料和钻孔直径进行钻孔。
- 第三步：记录钻孔时间、钻孔深度和钻孔质量。
- 第四步：观察和记录钻头磨损情况。
- 第五步：根据实验数据进行分析和总结。
实验结果与分析：1. 钻孔时间：- 高速钢钻头：在钢板上钻孔时间较长，但在木材上表现较好。
- 硬质合金钻头：在各种材料上钻孔时间相对较短，但在混凝土上易产生振动。
- 陶瓷钻头：在木材上钻孔时间最短，但在钢板和混凝土上容易受到磨损。
2. 钻孔深度和质量：- 高速钢钻头：在钢板上钻孔深度较浅，但钻孔质量较好。
- 硬质合金钻头：在各种材料上钻孔深度和质量均较为稳定。
- 陶瓷钻头：在钢板上钻孔深度较浅，且钻孔质量较差。
3. 钻头磨损情况：- 高速钢钻头：易受到磨损，尤其在钻孔硬度较高的材料上。
- 硬质合金钻头：相对耐磨损，但在钻孔混凝土时容易受到振动影响。
- 陶瓷钻头：磨损较为明显，尤其在钻孔钢板和混凝土时。
结论：根据实验结果和分析，可以得出以下结论：- 钻头的类型和材料对钻孔效果和寿命有显著影响。
- 高速钢钻头适用于木材等较软材料的钻孔，但在钻孔硬度较高的材料时易受到磨损。
- 硬质合金钻头在各种材料上表现较为稳定，但在钻孔混凝土时易受到振动影响。
- 陶瓷钻头在钻孔时间上表现较好，但在钻孔质量和磨损方面存在一定问题。
实验报告
课程名称：专业综合实验
专业：金属材料与热处理技术班级：金属101
姓名：
学号：
指导教师：
冶金工程学院
2012-2013学年第1学期
目录
实验一硬质合金矫顽磁力与硬度测定 (1)
实验二硬质合金宏观断口分析 (8)
实验三硬质合金金相试样制备 (13)
实验四硬质合金金相分析(一) (20)
实验五硬质合金金相分析(二) (28)
合金的比矫顽力与硬度的关系
图未压好
孔隙成为断裂源的几率最大，而夹杂物如Ca，Si
起断裂的重要因素。
要消除显微孔隙必须重视环境因素，防止灰尘的污染，严格控制制粉、
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YG8×500
YG9C×500 YW2×500
操作情况
腐蚀3分钟后样品的显微结构腐蚀5分钟后样品的显微结构
腐蚀4分钟后样品的显微结构
可以综合采用一种通用性好的腐蚀方案：
18。
