切削镁铝合金金刚石单晶刀具的制备和磨损机理分析

发布时间：2017-04-21 10:10

  本文关键词：切削镁铝合金金刚石单晶刀具的制备和磨损机理分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文首先结合一定的理论知识,设计并优化刀具的工艺参数,其中主要包括刀具的基本组成、刀具的切削角度、刀具几何参数的合理选择和单晶金刚石的晶形及特点,为刀具的制备奠定了理论基础。然后根据学校和企业现有的条件,设计出金刚石单晶刀具的工艺流程,从而制备出所需的刀具。其主要制作工序分为五部分:选料,定向,刀杆的线切割与粗磨,钎焊,刀具的粗磨、精磨和检验。而在刀具的制备过程中,对钎焊温度和恒温时间这两个工艺参数进行了探索研究,确定了钎焊时的最佳工艺为钎焊温度850℃,恒温时间为15 min。为了研究金刚石单晶刀具切削镁铝合金后刀具的磨损机理,本文设计了三因素三水平的正交实验,其中三因素分别是指刀具前角、主轴转速和进给量。根据设计的正交实验表,制作了九把刀,进行了九次实验。每次切削后通过立式显微镜对切削前后的金刚石单晶刀具进行了检测,获得了刀具前刀面磨损的形貌图,并测得被加工材料的表面粗糙度和刀具前刀面的磨损带宽度值。对正交实验结果进行了极差分析,可得知在金刚石单晶刀具切削镁铝合金时,对被加工材料的表面粗糙度有显著影响的是转速。表面粗糙度随刀具前角和进给量的增加而增大,而转速在3000 r/min以上时,表面粗糙度也呈上升趋势。而对刀具磨损影响最主要的因素是刀具前角,其次是转速,最后是进给量。在金刚石刀具的切削过程中,刀具的磨损量当然是越小越好,所以获得了金刚石单晶刀具车削镁铝合金时刀具磨损量较小的最优工艺参数组合:前角10°、转速3900 r/min、进给量0.1 mm/r。金刚石单晶刀具在最优工艺参数组合下车削镁铝合金,通过对磨损后刀具前刀面形貌特征的分析,发现刀具的刃口发生了轻微磨损,并伴有崩刃和断裂迹象,刀具的前刀面出现了磨损划痕,形成了微沟槽,并发生了缺口破损。这说明刀具的主要磨损形式是机械摩擦磨损。
【关键词】：金刚石单晶刀具 几何参数 镁铝合金 钎焊 磨损机理
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG711
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 金刚石单晶刀具的概述11-14
• 1.2.1 金刚石分类及其性质11-12
• 1.2.2 金刚石的物理特性和其对切削的影响12-13
• 1.2.3 金刚石的应用13-14
• 1.3 金刚石单晶刀具的国内外研究现状14-15
• 1.4 镁铝合金15
• 1.5 课题研究的目的和意义15-16
• 1.6 本课题的主要研究内容16-18
• 2 金刚石单晶刀具的设计及制备18-32
• 2.1 引言18-19
• 2.2 刀具的基本组成部分与切削角度19-20
• 2.3 选料20-22
• 2.4 定向22-23
• 2.5 刀杆的线切割和粗磨23-24
• 2.6 钎焊24-29
• 2.6.1 钎料的选择24-25
• 2.6.2 钎焊设备25-26
• 2.6.3 钎焊过程26-27
• 2.6.4 钎焊温度的选择27-28
• 2.6.5 恒温时间的选择28-29
• 2.7 刀具的粗磨、精磨和检验29-30
• 2.8 本章小结30-32
• 3 金刚石单晶刀具切削镁铝合金的实验32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 切削实验系统选择32-35
• 3.2.1 切削实验平台32-33
• 3.2.2 检测仪器的选用33-34
• 3.2.3 镁铝合金试件的选取34-35
• 3.3 正交切削实验的选择35-36
• 3.4 正交切削实验水平因素的选择36-38
• 3.4.1 刀具角度的选取36
• 3.4.2 主轴转速的选取36-37
• 3.4.3 进给量因素的选取37-38
• 3.5 切削实验的正交表结果分析38-46
• 3.5.1 对表面粗糙度的正交实验结果分析38-43
• 3.5.2 对刀具磨损量的正交实验结果分析43-46
• 3.6 本章小结46-48
• 4 金刚石单晶刀具的磨损分析48-56
• 4.1 刀具磨损规律48-49
• 4.2 金刚石单晶刀具的磨损机理研究49-52
• 4.3 切削实验前刀具初始形貌52
• 4.4 金刚石单晶刀具切削镁铝合金的磨损机理分析52-55
• 4.5 本章小结55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-64
• 个人简历、攻读学位期间发表的学术论文和研究成果目录64

【参考文献】

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本文编号：320099