Abstract In this thesis, the variation of the natural frequencies of a drill during the high speed drilling processes has been investigated. The Pro-E and MARC finite element packages were used to formulate the twisted drills. Two numerical methods,i.e. Lanczos and Inverse Power Sweep, have been employed to solve the corresponding eigen value problems.The effects of following parameters,e.g. drilling speed,axial load and drilling conditions on the natural frequencies of a drill was simulated numerically and measured experimentally. Four springs with different spring stiffness attached on the drill tip is used to simulate the drill as it penetrated into the workpiece. The variation of the drilling responses under different drilling speeds have been measured. Results indicate the measured results agree very well with the measured data.Frequency spectrum distributions indicate the drilling frequency and the twice drilling frequency are the key response frequency of the axial thrust force, and the drill of frequencyisthe only key frequency which dominates the torque response.Experimental results also show the thrust forces estimated from the empirical equation have good correlation with these measured data.

In der vorliegenden Arbeit werden die elektrischen und nicht-elektrischen Einstellparameter der Bohrerosion untersucht. Ein neuer Ansatz zur geregelten Zwangsspülung wird vorgestellt und die Mechanismen diskutiert, die zu veränderten Prozessrandbedingungen führen. Abhängig von der Entladeenergie kann eine optimale Durchflussmenge ermittelt werden, die eine direkte Abtragwirkung zur Folge hat, wodurch der Abtragmechanismus in der Funkenerosion erweitert werden muss. Längliche Einzelentladungskrater bestätigen eine erhöhte Mobilität des Entladekanals während einer Entladung infolge der starken Spülung. Wasserbasiertes Dielektrikum führt bei einer kathodischen Elektrodenpolung zu einem verschleißreduzierenden Elektrolyseeffekt, der die Energieumsetzung an der Elektrode direkt beeinflusst. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse von Einzelentladungen auf den Folgeprozess kann durch die hier vorgestellte problemangepasste Spüleinrichtung nachgewiesen werden.

Optimalizace procesu vrtání kovových materiálů vyžaduje minimální tvorbu otřepů a jednotný vzhled vrtaných děr. Cílem práce bylo pochopit roli různých klíčových faktorů, jako řezných podmínek, způsobu upnutí obrobku a geometrie vrtáku, na tvorbu otřepů při vrtání 2 mm plechů tvářené hliníkové slitiny Al99.7Mg0.5Cu-H24, za použití vrtáků o průměru 1,6 a 2 mm, pro dosažení minimalizace tvorby otřepů a zajištění jednotnosti získaných povrchů pro velký počet vrtaných děr v obrobku. Tohoto cíle bylo dosaženo provedením 3 experimentálních testů. První experimentální test byl proveden za účelem sledování vlivu řezné rychlosti a posuvu za otáčku, jakožto rozpoznaných řezných parametrů nejvýznamněji ovlivňujících tvorbu otřepů, na výsledné velikosti vzniklých otřepů a jednotnosti vrtaných děr. V druhém experimentu byl zkonstruován vakuový upínací přípravek, za účelem upnutí vrtaného hliníkového plechu a omezení prostoru pro tvorbu otřepů na výstupní straně vrtání na obrobku, a jeho vlivu na tvorbu otřepů bylo vyhodnoceno. V třetím testu byl vyhodnocen efekt rozdílných geometrií vrtáků na tvorbu otřepů, spolu s dosaženou jednotností vrtaných děr. Výsledky z prvního experimentu prokázaly, že výška a tloušťka otřepů je redukována na obou stranách vrtaného plechu za použití vyšších řezných rychlostí. Při použití vyšších posuvů byla viděna zvětšující se výška a tloušťka otřepů na obou stranách vrtání, s výjimkou výšky otřepů na vstupní straně vrtáku do obrobku, která byla minimálně snížena. Druhý experiment prokázal, že vhodně konstruovaný vakuový upínací přípravek může významně omezit vznik otřepů na výstupní straně vrtáku z obrobku. V třetím experimentu, za použití 3 břitého vrtáku a vhodně konstruovaného vakuového upínací ho přípravku, bylo dosaženo eliminace tvorby otřepů z obou stran vrtaného plechu, společně s naplněním požadavků na jednotný vzhled vrtaných děr a vysoké výrobní produktivity. Takovýto optimalizovaný proces, bez nutnosti použití přídavné operace na odstranění vzniklých otřepů, poskytuje významnou redukci výrobních nákladů. Mimoto jsou poskytnuta doporučení pro další výzkum k dosažení zlepšení ve výrobě.

In der vorliegenden Arbeit werden die elektrischen und nicht-elektrischen Einstellparameter der Bohrerosion untersucht. Ein neuer Ansatz zur geregelten Zwangsspülung wird vorgestellt und die Mechanismen diskutiert, die zu veränderten Prozessrandbedingungen führen. Abhängig von der Entladeenergie kann eine optimale Durchflussmenge ermittelt werden, die eine direkte Abtragwirkung zur Folge hat, wodurch der Abtragmechanismus in der Funkenerosion erweitert werden muss. Längliche Einzelentladungskrater bestätigen eine erhöhte Mobilität des Entladekanals während einer Entladung infolge der starken Spülung. Wasserbasiertes Dielektrikum führt bei einer kathodischen Elektrodenpolung zu einem verschleißreduzierenden Elektrolyseeffekt, der die Energieumsetzung an der Elektrode direkt beeinflusst. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse von Einzelentladungen auf den Folgeprozess kann durch die hier vorgestellte problemangepasste Spüleinrichtung nachgewiesen werden.