CVD金刚石微铣刀的复合制备工艺研究
发布时间：2021-08-02 02:16
CVD金刚石因其高硬度、高耐磨性、高导热系数和低摩擦系数成为制备微铣刀的理想材料,但是它的难加工特性导致采用传统的磨削加工时制备效率低下。为了解决此问题,本文提出了激光诱导金刚石石墨化与精密磨削相结合的复合加工工艺制备CVD金刚石微铣刀的新方法,揭示了激光辐照下CVD金刚石的石墨化机理,探索了激光参数和精密磨削参数对CVD金刚石微铣刀切削刃质量和后刀面粗糙度的影响规律,制备了具有优良切削性能的CVD金刚石微铣刀。复合加工工艺的提出和新型微铣刀的研制丰富了微铣刀的制备工艺,为高性能微铣刀的设计制造理论、研发和应用研究奠定了重要基础。主要研究内容如下:（1）通过对激光加工材料的物理过程分析,研究了红外纳秒激光作用下CVD金刚石石墨化的机理。通过激光诱导石墨化试验,研究了激光参数和辅助气体对金刚石相变深度的影响规律,以及激光参数对分界线轮廓最大高度和分界面形貌的影响规律。结果表明,单脉冲能量越大,扫描速度和填充间距越小,金刚石相变深度和分界线轮廓最大高度越大,分界面质量越差,表面粗糙度越大。（2）在激光诱导石墨化后,进行了CVD金刚石微铣刀的精密磨削试验,研究了磨削参数对微铣刀切削刃钝圆半径...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微小型产品与结构
微细铣削加工是常规铣削向微细领域的延伸，两者都是使用刀具来去除工件材料以获面。但是微细铣削由于加工尺寸的缩小，其材料去除机理相较于常规铣削有所差别，要的体现就是在微细铣削过程中存在着严重的尺寸效应，导致加工表面质量变差，毛刀具易断裂等[32,33]。在微细铣削过程中，随着每齿进给量的变化，铣削力的变化趋势呈现出非线性，且随给量的不断减小，非线性趋势更为明显。同时，切削比能随着每齿进给量的减小会迅，在此过程中，用以去除材料的能量比例不断减少，而更多的能量则用以抵抗加工表变形[34]。在传统宏观铣削加工过程中，每齿进给量和切削深度一般都在毫米或亚毫米级，远大削刃的钝圆半径，所以在加工过程可认为切削刃是完全锋利的[35]，如图 1.2（a）所示细铣削加工中，由于每齿进给量和切削深度只有几微米到几十微米，和刀具切削刃钝同一数量级上，所以在此过程中，切削刃钝圆半径的影响已不容忽视，如图 1.2（b）所工过程中，随着每齿进给量的减小，微铣刀的切削作用减弱[36]，刀具在工件表面的滑和挤压现象严重，导致切削比能增大，工件表面质量变差，刀具磨损严重[37]。
（a）球头微铣刀[48]（b）多切削刃微铣刀[49]图 1.3 纳米聚晶金刚石微铣刀图 1.4 纳米聚晶金刚石微铣刀刀具制备过程示意图[49]1.3.3 电火花加工电火花加工是通过工具电极和工件之间的脉冲放电来实现材料去除的加工方法，该方法的优点是加工效率比较高，并且加工过程不会受到工件结构的约束[50]，可以制备出各种形状、尺寸的微铣刀。
【参考文献】：
期刊论文
[1]模具钢微流道沟槽的激光铣削试验研究[J]. 王续跃,吕书森,胡亚峰,王连吉,徐文骥. 兵工学报. 2010(05)
[2]基于聚焦离子束铣削技术的微刀具制备[J]. 张少婧,徐宗伟,房丰洲,胡小唐. 天津大学学报. 2010(05)
[3]金刚石单晶解理断裂的研究[J]. 宿庆财,孙广增,宿超,亓永新,徐振军,李木森. 金刚石与磨料磨具工程. 2008(04)
博士论文
[1]PCD微细铣刀的设计与制造基础研究[D]. 战忠波.南京航空航天大学 2015
[2]微结构的铣削与电火花复合精密加工系统及工艺基础研究[D]. 王志强.天津大学 2014
[3]微细铣削尺寸效应基础研究[D]. 赵孟.南京航空航天大学 2014
[4]微细电火花集成加工技术的研究[D]. 禇旭阳.哈尔滨工业大学 2010
[5]微细铣削工艺基础与实验研究[D]. 赵岩.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]CVD金刚石微铣刀的研磨抛光研究[D]. 夏浥.南京航空航天大学 2016
[2]单晶金刚石微型刀具刃磨工艺研究[D]. 秦子龙.南京航空航天大学 2015
[3]248nm准分子激光与三种无机非金属光学材料相互作用研究[D]. 李乐.武汉理工大学 2014
[4]钛合金表面微结构电火花加工及其水润滑摩擦学特性研究[D]. 张振夫.南京航空航天大学 2009
本文编号：3316686
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微小型产品与结构
微细铣削加工是常规铣削向微细领域的延伸，两者都是使用刀具来去除工件材料以获面。但是微细铣削由于加工尺寸的缩小，其材料去除机理相较于常规铣削有所差别，要的体现就是在微细铣削过程中存在着严重的尺寸效应，导致加工表面质量变差，毛刀具易断裂等[32,33]。在微细铣削过程中，随着每齿进给量的变化，铣削力的变化趋势呈现出非线性，且随给量的不断减小，非线性趋势更为明显。同时，切削比能随着每齿进给量的减小会迅，在此过程中，用以去除材料的能量比例不断减少，而更多的能量则用以抵抗加工表变形[34]。在传统宏观铣削加工过程中，每齿进给量和切削深度一般都在毫米或亚毫米级，远大削刃的钝圆半径，所以在加工过程可认为切削刃是完全锋利的[35]，如图 1.2（a）所示细铣削加工中，由于每齿进给量和切削深度只有几微米到几十微米，和刀具切削刃钝同一数量级上，所以在此过程中，切削刃钝圆半径的影响已不容忽视，如图 1.2（b）所工过程中，随着每齿进给量的减小，微铣刀的切削作用减弱[36]，刀具在工件表面的滑和挤压现象严重，导致切削比能增大，工件表面质量变差，刀具磨损严重[37]。
（a）球头微铣刀[48]（b）多切削刃微铣刀[49]图 1.3 纳米聚晶金刚石微铣刀图 1.4 纳米聚晶金刚石微铣刀刀具制备过程示意图[49]1.3.3 电火花加工电火花加工是通过工具电极和工件之间的脉冲放电来实现材料去除的加工方法，该方法的优点是加工效率比较高，并且加工过程不会受到工件结构的约束[50]，可以制备出各种形状、尺寸的微铣刀。
【参考文献】：
期刊论文
[1]模具钢微流道沟槽的激光铣削试验研究[J]. 王续跃,吕书森,胡亚峰,王连吉,徐文骥. 兵工学报. 2010(05)
[2]基于聚焦离子束铣削技术的微刀具制备[J]. 张少婧,徐宗伟,房丰洲,胡小唐. 天津大学学报. 2010(05)
[3]金刚石单晶解理断裂的研究[J]. 宿庆财,孙广增,宿超,亓永新,徐振军,李木森. 金刚石与磨料磨具工程. 2008(04)
博士论文
[1]PCD微细铣刀的设计与制造基础研究[D]. 战忠波.南京航空航天大学 2015
[2]微结构的铣削与电火花复合精密加工系统及工艺基础研究[D]. 王志强.天津大学 2014
[3]微细铣削尺寸效应基础研究[D]. 赵孟.南京航空航天大学 2014
[4]微细电火花集成加工技术的研究[D]. 禇旭阳.哈尔滨工业大学 2010
[5]微细铣削工艺基础与实验研究[D]. 赵岩.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]CVD金刚石微铣刀的研磨抛光研究[D]. 夏浥.南京航空航天大学 2016
[2]单晶金刚石微型刀具刃磨工艺研究[D]. 秦子龙.南京航空航天大学 2015
[3]248nm准分子激光与三种无机非金属光学材料相互作用研究[D]. 李乐.武汉理工大学 2014
[4]钛合金表面微结构电火花加工及其水润滑摩擦学特性研究[D]. 张振夫.南京航空航天大学 2009
本文编号：3316686
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