Thrust force prediction of twist drill tools using a 3D CAD system application programming interface

Abstract

Twist drills are geometrical complex tools and various researchers have adopted different mathematical and experimental approaches for their simulation. The present paper acknowledges the increasing use of modern CAD systems and subsequently, using the application programming interface (API) of a typical CAD system, drilling simulations are carried out. The developed DRILL3D software routine, creates, via specifying parameters, tool geometries, so that using different cutting conditions, realistic solid models are produced incorporating all the relevant data involved. The 3D solid models of the undeformed chips coming from both cutting areas are segmented into smaller pieces, in order to calculate every primitive thrust force component involved with high accuracy. The resultant thrust force produced, is verified by adequate amount of experiments using a number of different tools, speeds and feed rates. The final data derived consist of a platform for further direct simulations regarding the determination of tool wear, drilling optimisations etc.

CAD-Based Automated Design of FEA-Ready Cutting Tools

“…Thus, any equivalent lab work may be skipped. In addition to the automated design, CAD-based automated planning of manufacturing processes is a possibility [9][10][11][12][13], as well as the automation and enhancement of the assembly processes of engineering parts by taking advantage of the programming resources that modern CAD systems have to offer. Typical examples in this area involve the automated assembly process of large mechanical systems based on characteristics and features, as well as the extraction of the assembly sequences via CAD models for assembly planning [14][15][16][17].…”

Numerical Analysis of the Extrusion Process of Twist Drills

“…1. When designing a drill forging, the guidelines for constructing cutting tools presented in the specialist literature [6][7][8][9] were employed. It was also assumed that the drill forging had a grinding allowance of 0.3 mm on its diameter.…”

Προσομοίωση Της Κατεργασίας Της Διάτρησης Με Πεπερασμένα Στοιχεία Λαμβάνοντας Υπόψη Τα Δυναμικά Φαινόμενα Και Βελτιστοποίηση Των Συνθηκών Κοπής

“…• Μηχανική ανάλυση του εργαλείου διάτρησης: Το μοντέλο έχει τη δυνατότητα ανάλυσης των τάσεων και των μετατοπίσεων του εργαλείου υπό στατικό ή δυναμικό φορτίο. Μια ακόμα καινοτομία προκύπτει από τη συνεργασία του με το σύστημα προσομοίωσης DRILL3D [98], το οποίο είναι ικανό να υπολογίζει το μεταβαλλόμενο πάχος αποβλίττου με μεγάλη ακρίβεια, συμβάλλοντας έτσι στην ευρωστία του μοντέλου.…”

“…Οι δυνάμεις αυτές πρέπει να προέρχονται από μοντέλα υπολογισμού τα οποία λειτουργούν στη λογική της διαίρεσης του μακροσκοπικού προβλήματος σε ισοδύναμα και ως εκ τούτου να παρέχουν την κατανομή των δυνάμεων στις κόψεις. Ένα τέτοιο χαρακτηριστικό μοντέλο είναι το DRILL3D [98] το οποίο περιγράφεται στη συνέχεια.…”