本文關(guān)鍵詞：高精度天然金剛石刀具可控刃磨的若干問(wèn)題研究

  更多相關(guān)文章： 金剛石刀具 機(jī)械研磨 非晶化 研磨運(yùn)動(dòng) 去除率 圓弧刃輪廓精度

【摘要】：超精密機(jī)械加工技術(shù)在機(jī)械制造對(duì)高精度的追求中應(yīng)運(yùn)而生。超精密機(jī)械加工技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性技術(shù),其中的刀具技術(shù)對(duì)于最終實(shí)現(xiàn)工件材料的切削無(wú)疑至關(guān)重要。目前在已知的工程材料中金剛石是唯一適合用于超精密機(jī)械加工的刀具材料。從制作天然金剛石刀具的經(jīng)濟(jì)效益和可達(dá)到的加工水平看,機(jī)械研磨具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。金剛石刀具的研磨涉及具體的研磨工藝技術(shù)問(wèn)題,同時(shí)也涉及相關(guān)摩擦磨損理論問(wèn)題。高精度的圓弧刃天然金剛石刀具研磨技術(shù)在現(xiàn)代航天等尖端技術(shù)發(fā)展的需求下已出現(xiàn)在國(guó)外的企業(yè)中,作為商業(yè)機(jī)密不為外人所知。金剛石的機(jī)械研磨是一項(xiàng)悠久的技藝。金剛石摩擦磨損的科學(xué)研究始于20世紀(jì)20年代,限于觀測(cè)技術(shù)匱乏,直到1999年金剛石碳原子的非晶化現(xiàn)象才被實(shí)驗(yàn)證實(shí),而到了2010年研究人員才對(duì)金剛石磨損的各向異性本質(zhì)做出了解釋。金剛石刀具研磨中的磨損源于碳原子的非晶化,非晶化的碳原子形成非晶層并最終被去除掉。作為對(duì)金剛石刀具研磨的材料去除機(jī)理及工藝技術(shù)的進(jìn)一步研究,本文展開(kāi)了相關(guān)的理論和工藝研究,如下所述:1)通過(guò)建立金剛石研磨在微觀尺度上的分子動(dòng)力學(xué)仿真模型,從碳原子受力的角度對(duì)非晶層形成速率的各向異性給予了解釋,同時(shí)通過(guò)分析碳原子的速度、非晶層的密度和不同雜化類(lèi)型碳原子的含量沿非晶層厚度方向的分布,揭示了非晶層內(nèi)部的亞層結(jié)構(gòu)、晶格的變形和碳原子非晶化轉(zhuǎn)變的順序;2)給出了一種確定研磨方向所在晶向的方法�；谠摲椒ㄍㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得了特定晶向上金剛石在不同研磨速度和接觸壓強(qiáng)條件下的磨損率,即單位時(shí)間內(nèi)金剛石工件的磨損厚度,發(fā)現(xiàn)了金剛石磨損可分為非線性和線性?xún)蓚�(gè)階段。分析了研磨速度和接觸壓強(qiáng)對(duì)非線性段經(jīng)歷的時(shí)間的影響。通過(guò)分析線性階段金剛石磨損的規(guī)律,依據(jù)金剛石碳原子非晶化理論和接觸力學(xué)理論建立了金剛石磨損率的模型,并做了驗(yàn)證;3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了研磨方向?qū)饎偸心ケ砻嫘蚊驳挠绊?并從不同研磨方向上碳原子非晶化的速率和能量角度給予了解釋。以此為基礎(chǔ),并應(yīng)用遺傳算法,提出了一種可以得到較好表面粗糙度的金剛石平面研磨的研磨運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方法。進(jìn)一步地,借助小波分析方法比較了3類(lèi)研磨運(yùn)動(dòng)(基本型——僅有主軸轉(zhuǎn)動(dòng)、2自由度型——在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)上再添加往復(fù)運(yùn)動(dòng)和3自由度型——在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)上再添加往復(fù)運(yùn)動(dòng)和行星運(yùn)動(dòng))所得研磨表面形貌之間的差異;4)基于前述研究對(duì)金剛石磨損率的認(rèn)識(shí),針對(duì)圓弧刃金剛石刀具后刀面上各點(diǎn)所處晶面晶向各異的特性,提出了后刀面材料去除量各向異性控制的新刃磨工藝方法。同時(shí),給出了后刀面材料去除量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法,并分析了測(cè)量誤差。最后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所述刃磨工藝方法和測(cè)量方法的有效性。本文在金剛石摩擦磨損相關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上以研磨運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)進(jìn)行工藝研究。本文的研究深化和拓展了對(duì)金剛石摩擦磨損的理論認(rèn)識(shí),同時(shí)為金剛石刀具研磨加工的研磨運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)工藝提供了必要的技術(shù)參考。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG71

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;美國(guó)開(kāi)發(fā)新型金剛石刀具材料[J];超硬材料工程;2007年02期

2 ;汽車(chē)行業(yè)中金剛石刀具應(yīng)用大量增加[J];超硬材料工程;2008年05期

3 ;鄂州金剛石刀具榮獲湖北省十大勞務(wù)品牌[J];超硬材料工程;2009年04期

4 趙世華;金剛石刀具的應(yīng)用[J];木材加工機(jī)械;1989年02期

5 張祖祺;人造金剛石刀具的使用[J];工具技術(shù);1991年01期

6 拾貝;金剛石刀具低溫車(chē)削新技術(shù)[J];工具技術(shù);1992年05期

7 林星;金剛石刀具[J];工具技術(shù);1992年12期

8 胡紅專(zhuān),翟超;金剛石刀具研磨質(zhì)量的影響因素[J];機(jī)械制造;1998年06期

9 騰博;;有奇招:“怪招”做成金剛石刀具生意[J];大眾投資指南;2012年08期

10 郭鐵峰,鄭延昭;汽車(chē)剎車(chē)片切磨機(jī)組配套金剛石刀具的研制[J];探礦工程(巖土鉆掘工程);2002年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 雷大江;;金剛石刀具精密研拋機(jī)理與工藝技術(shù)研究[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)(2012年版)[C];2012年

2 陳明;傅建軍;;精密孔加工的金剛石刀具技術(shù)研究[A];制造業(yè)與未來(lái)中國(guó)——2002年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

3 代明江;王德政;周克崧;馮碧光;劉興誠(chéng);匡同春;張寧;劉正義;;涂層金剛石刀具研究(1)—沉積工藝與性能關(guān)系[A];第二屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1995年

4 張宏志;姚英學(xué);袁哲俊;;CVD金剛石刀具的精密切削性能[A];面向21世紀(jì)的生產(chǎn)工程——2001年“面向21世紀(jì)的生產(chǎn)工程”學(xué)術(shù)會(huì)議暨企業(yè)生產(chǎn)工程與產(chǎn)品創(chuàng)新專(zhuān)題研討會(huì)論文集[C];2001年

5 許宏淮;徐敏;李旭峰;;SPDT加工表面粗糙度的影響因素研究[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

6 賀洪超;;高光加工與表面精飾技術(shù)[A];四川省電子學(xué)會(huì)生產(chǎn)技術(shù)專(zhuān)委會(huì)先進(jìn)制造技術(shù)成果交流會(huì)論文集[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 記者 陳啟海邋覃萬(wàn)鐘 通訊員 徐鵬 方鋼;鄂城燕磯：“中國(guó)金剛石刀具第一鎮(zhèn)”[N];湖北日?qǐng)?bào);2008年

2 記者 陳啟海 胡祥修 通訊員 易賢濤;“首鎮(zhèn)”衰興[N];湖北日?qǐng)?bào);2003年

3 記者 周立新;中國(guó)金剛石刀具第一鎮(zhèn)[N];湖北日?qǐng)?bào);2012年

4 記者 何芬;我市金剛石刀具產(chǎn)業(yè)集群尋良方[N];鄂州日?qǐng)?bào);2014年

5 阿華;美國(guó)開(kāi)發(fā)新型金剛石刀具材料[N];中國(guó)建材報(bào);2005年

6 甘勇;做大做強(qiáng)特色產(chǎn)業(yè)集群[N];湖北日?qǐng)?bào);2006年

7 記者　張興旺、胡祥修、通訊員　賢濤、徐鵬;燕磯鍛造中國(guó)金剛一把刀[N];湖北日?qǐng)?bào);2007年

8 本版編輯 記者　張興旺 胡祥修;燕磯鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展要素初探[N];湖北日?qǐng)?bào);2007年

9 記者 楊偉鳴邋通訊員 熊孝平;做大做強(qiáng)特色產(chǎn)業(yè)集群[N];湖北日?qǐng)?bào);2007年

10 記者 周立新　通訊員 周祝文;鄂城工業(yè)從制造邁向創(chuàng)造[N];湖北日?qǐng)?bào);2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 宗文俊;高精度金剛石刀具的機(jī)械刃磨技術(shù)及其切削性能優(yōu)化研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 曹思宇;單晶硅超精密切削金剛石刀具石墨化磨損分子動(dòng)力學(xué)仿真[D];燕山大學(xué);2013年

2 劉岳;天然金剛石刀具的真空熱化學(xué)腐蝕處理技術(shù)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 呂茂強(qiáng);金剛石刀具溝槽磨損硬粒子刻劃分子動(dòng)力學(xué)仿真[D];燕山大學(xué);2014年

4 張國(guó)鋒;光學(xué)玻璃切削過(guò)程中金剛石刀具磨損規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 方新宇;基于離散位錯(cuò)塑性仿真的金剛石刀具力學(xué)特性評(píng)價(jià)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

6 夏志輝;天然金剛石刀具刃磨技術(shù)及設(shè)備研究[D];大連理工大學(xué);2006年

7 徐戰(zhàn)波;圓弧刃金剛石刀具刃磨機(jī)擺軸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 杜文浩;金剛石刀具研磨壓力自適應(yīng)控制技術(shù)研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2008年

9 張慶斌;基于初始破壞的金剛石刀具后刀面石墨化仿真[D];燕山大學(xué);2014年

10 朱春來(lái);金剛石刀具機(jī)械研磨機(jī)床誤差分析及研磨機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：1171027