本文關(guān)鍵詞：單晶金剛石微型刀具刃磨工藝研究

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【摘要】：微細(xì)制造是超精密加工的重要組成部分,微細(xì)制造的加工參數(shù)小,表面直接成型,傳統(tǒng)加工中的超精密磨削等精加工工序不能應(yīng)用于微細(xì)制造中。使用精密的單晶金剛石刀具,可以直接切出光滑表面,保證工件質(zhì)量,提高加工效率。在微細(xì)制造中,硬質(zhì)合金刀具和聚晶金剛石刀具已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,單晶金剛石微型刀具研究仍然沒有進展。本文以單晶金剛石微型刀具為研究對象,采用不同磨盤進行刃磨試驗并利用顯微鏡觀測表面形貌,在刃磨中同時保證材料去除率和刃口質(zhì)量。主要研究內(nèi)容如下:(1)采用分辨率為1μm的刀具磨床進行刃磨。通過金剛石砂輪對單晶金剛石刀具進行機械刃磨,確定了合理的砂輪磨料粒度、研磨速度和進給速率。(2)機械刃磨后刀具刃口半徑在3μm以上,觀測表面形貌得出:單晶金剛石機械刃磨主要為脆性去除和疲勞解理。通過添加磨料的對比試驗,發(fā)現(xiàn)添加磨料刃磨狀態(tài)穩(wěn)定,單晶金剛石表面更完整,刃口極少有崩缺現(xiàn)象。(3)為尋求更好的材料去除方式,對銅盤、鐵盤、銅基碳化鎢盤和鋁基碳化硅盤的研磨進行試驗對比。銅盤和鐵盤刃磨中不能保證單晶金剛石的完整性,銅基碳化鎢盤和鋁基碳化硅盤可以獲得較好的刀具質(zhì)量。而銅基碳化鎢盤通過促進單晶金剛石的氧化反應(yīng),在刃磨后獲得的刀具刃口半徑穩(wěn)定在1μm以內(nèi)。(4)利用銅基碳化鎢盤優(yōu)化參數(shù)加工的單晶金剛石微細(xì)刀具,獲得的刃口放大5000倍依然完整,輪廓度0.1μm。車削鋁合金棒料直接獲得已加工表面粗糙度為Ra42nm。
【關(guān)鍵詞】：單晶金剛石 刃磨 研磨 微細(xì)制造 精密加工
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG71;TG580.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 課題研究背景與意義12-13
• 1.2 金剛石材料特性及應(yīng)用13-17
• 1.2.1 金剛石性能14-15
• 1.2.2 金剛石大單晶獲取15-16
• 1.2.3 金剛石應(yīng)用領(lǐng)域16-17
• 1.2.4 單晶金剛石刀具制作要求17
• 1.3 單晶金剛石加工技術(shù)研究現(xiàn)狀與分析17-19
• 1.3.1 單晶金剛石加工方法17-18
• 1.3.2 單晶金剛石刀具研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.3 單晶金剛石刀具發(fā)展空間19
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 單晶金剛石刀具刃磨工藝分析21-29
• 2.1 單晶金剛石加工機床性能指標(biāo)21
• 2.2 單晶金剛石刀具制作21-25
• 2.2.1 單晶金剛石材料的準(zhǔn)備21-23
• 2.2.2 刀體材料23
• 2.2.3 固定方式23-25
• 2.3 系統(tǒng)與加工方式選擇25-28
• 2.3.1 測試系統(tǒng)選擇25-26
• 2.3.2 砂輪修整26
• 2.3.3 加工方式26-27
• 2.3.4 單晶金剛石破壞判定27
• 2.3.5 刀具清洗27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 單晶金剛石微型刀具機械刃磨試驗29-46
• 3.1 單晶金剛石刀具機械刃磨試驗方案29-31
• 3.1.1 試驗準(zhǔn)備29
• 3.1.2 試驗方案29-31
• 3.2 試驗結(jié)果與分析31-36
• 3.2.1 試驗數(shù)據(jù)與分析31-34
• 3.2.2 單晶金剛石刀具表面形貌34-35
• 3.2.3 單晶金剛石刀具刃口形貌35-36
• 3.3 機械刃磨材料去除機理研究36-40
• 3.3.1 機械刃磨單晶金剛石破壞形式37-39
• 3.3.2 機械刃磨單晶金剛石去除機理39-40
• 3.4 機械刃磨效果評價40-41
• 3.5 摩擦輔助試驗41-45
• 3.5.1 磨料配置41
• 3.5.2 磨料對加工過程的影響41-43
• 3.5.3 磨料對加工表面的影響43-44
• 3.5.4 磨料對加工聲音的影響44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 單晶金剛石刀具化學(xué)機械復(fù)合刃磨試驗46-63
• 4.1 單晶金剛石刀具復(fù)合刃磨試驗46-51
• 4.1.1 磨盤材料的選擇46-47
• 4.1.2 試驗方案47
• 4.1.3 研磨盤表面形貌47-48
• 4.1.4 刀具研磨結(jié)果48-50
• 4.1.5 刀具刃口及表面形貌50-51
• 4.2 單晶金剛石材料去除機理分析51-53
• 4.3 銅基碳化鎢盤刃磨試驗53-58
• 4.3.1 試驗參數(shù)53-54
• 4.3.2 數(shù)據(jù)結(jié)果與分析54-56
• 4.3.3 試驗結(jié)果與分析56-58
• 4.3.4 銅基碳化鎢盤刃磨過程58
• 4.4 化學(xué)機械復(fù)合刃磨效果評價58-59
• 4.5 單晶金剛石微細(xì)刀具切削加工試驗59-62
• 4.5.1 單晶金剛石微細(xì)刀具車削試驗59-60
• 4.5.2 單晶金剛石微細(xì)刀具銑削試驗60-62
• 4.5.3 單晶金剛石微細(xì)刀具評價62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 總結(jié)63
• 5.2 展望63-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-70
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70

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本文編號：928233