超硬刀具在現(xiàn)代機械制造業(yè)中占有重要的地位。隨著汽車、軌道客車、飛機、機床、船舶等制造業(yè)的飛速發(fā)展,新型復(fù)合材料不斷得到應(yīng)用,以及現(xiàn)代加工業(yè)的高速、高效、高精密的加工特點對刀具的抗沖擊性能提出了更高的要求,同時促進了超硬刀具行業(yè)的發(fā)展,金剛石、立方氮化硼等超硬刀具已經(jīng)普遍使用。但超硬刀具的抗沖擊性能較差,特別是斷續(xù)切削加工和銑削加工以及寬切削刃加工時,容易出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象,研究刀具制作工藝和刃口強化技術(shù)具有重要意義。本文優(yōu)化了金剛石刀具、立方氮化硼刀具及砂輪修整工具的制作工藝。分析了刀具在使用過程中的主要破損形式。首次采用高壓納米金剛石粉磨料水射流拋光技術(shù)對超硬刀具刃口進行強化處理,取得明顯效果。主要內(nèi)容如下:1、采用行業(yè)內(nèi)常用的方法制作了CBN刀片。針對某企業(yè)加工汽車油泵中心軸端口的DNGA150404—BN型號刀片,進行了負倒棱和倒鈍的刃口強化處理,倒棱寬度0.2 mm,倒棱角度15°,在涂有1-3μ金剛石微粉的毛氈輪上為負倒棱刀片下方刃口做鈍化處理。該加工工藝屬淬硬鋼工件斷續(xù)切削加工。使用結(jié)果表明,鈍化后的刀片加工零件數(shù)量提高了30%左右。2、制作了PCD金剛石復(fù)合片刀具,型號為XPHW160406的銑刀片,用于汽車油泵大平面銑削加工。屬高硅鋁合金材料的斷續(xù)加工。使用結(jié)果表明,工件表面粗糙度可達到Ra0.2μm以下,完全滿足要求。刀具破損形式主要是微崩刃。研究了單晶金剛石刀具的制作工藝,實現(xiàn)了單晶金剛石與硬質(zhì)合金的牢固焊接,建立了單晶金剛石刀具的刃口刃磨工藝。采用金剛石砂輪進行粗磨、半精磨和精磨,采用研壓金剛石微粉的鑄鐵磨盤進行超精磨。得到鋒利的單晶金剛石刀具刃口。在高硅鋁合金的加工中,制作的型號為CCGW09T304單晶金剛石刀具,破損的形式主要是崩刃。與PCD刀具相比,零件的表面粗糙度明顯降低,使用壽命提高不明顯。原因可能是工件材料有較多的硬質(zhì)點,導(dǎo)致崩刃。研究了帶有負倒棱的單晶金剛石輪轂刀制作工藝。自行設(shè)計制作了專用于制作輪轂刀負倒棱的工裝卡具。該卡具可與BDM-901刃具磨床配套使用,能夠?qū)崿F(xiàn)任意角度的負倒棱制作,倒棱均勻。使用結(jié)果表明,加工工件數(shù)量2800個左右,壽命只能達到進口刀具的60%~70%。3、以CVD金剛石條為原料,采用冷壓成型與熱壓燒結(jié)的工藝制作了砂輪修整工具,優(yōu)化了制作工藝。通過模具設(shè)計,制作了金剛石條傾斜45°整齊排列的砂輪修整片,使金剛石排列更合理,更牢固地鑲嵌。金剛石條不易斷裂,性能更加穩(wěn)定。采用7條0.8×0.8×4 mm的CVD金剛石條制作的BFO20*7R025的修整片替代天然金剛石成型刀,壽命提高了1倍。4、為了強化超硬刀具刃口,首次搭建了高壓納米金剛石磨料水射流拋光系統(tǒng),初步建立了超硬刀具的刃口強化工藝。研究了噴射壓力、噴射角度對硬質(zhì)合金和金剛石材料面與棱角拋光效果的影響,結(jié)果表明噴射壓力和角度對硬質(zhì)合金的表面粗糙度影響不大,對材料的去除效率影響較大。當(dāng)噴射角為15°、壓力10 MPa時,硬質(zhì)合金可以達到較好的拋光效果。低壓力下PCD刀具前刀面無明顯變化,20 MPa時,能夠?qū)崿F(xiàn)PCD金剛石表面材料的微量去除。拋光質(zhì)量隨噴射角度增大而提高,但材料去效率會降低。當(dāng)噴射角為75°、壓力20 MPa拋光PCD刀具刃口時,可以使刃口變得光亮圓滑,起到強化刃口的作用。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TG71;TQ163
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 刀具的主要參數(shù)
    1.3 刀具的分類
    1.4 超硬刀具簡介
        1.4.1 CBN與PCBN刀具
        1.4.2 單晶金剛石刀具
        1.4.3 CVD金剛石刀具
        1.4.4 PCD金剛石刀具
    1.5 砂輪修整工具
    1.6 磨料水射流拋光技術(shù)
    1.7 課題的研究目的及意義
第二章 超硬工具的制作與應(yīng)用
    2.1 實驗設(shè)備簡介
        2.1.1 LYJ-20型金剛石制品壓機與SJJ-HX型金剛石制品燒結(jié)機
        2.1.2 高真空釬焊設(shè)備和高頻感應(yīng)加熱設(shè)備
        2.1.3 超精密金剛石工具磨床
    2.2 CBN刀具制作工藝及應(yīng)用研究
    2.3 PCD金剛石刀具制作工藝及應(yīng)用研究
    2.4 單晶金剛石刀具制作工藝及應(yīng)用研究
    2.5 CVD金剛石砂輪修整工具制作工藝及應(yīng)用研究
    2.6 本章小結(jié)
第三章 納米金剛石磨料水射流拋光技術(shù)的研究
    3.1 磨料水射流拋光技術(shù)的應(yīng)用
    3.2 納米金剛石磨料水射流噴射系統(tǒng)的搭建
    3.3 工藝參數(shù)設(shè)定
    3.4 納米金剛石磨料水射流噴射硬質(zhì)合金的拋光研究
    3.5 PCD金剛石刀具刃口的磨料水射流強化技術(shù)研究
    3.6 實驗系統(tǒng)搭建和實驗過程中遇見的問題以及解決辦法
    3.7 本章小結(jié)
第四章 全文總結(jié)與展望
參考文獻
致謝

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本文編號：2856345