大长径比PCD微细铣刀的设计、制备及铣削试验研究

发布时间：2023-06-03 20:01

　　深窄微槽结构广泛应用于航空航天、空间通讯和生物工程等领域,是近年来国内外广泛关注和研究的热点,但其尺寸小、深宽比大的特点和高表面质量要求已成为机械领域的一个难点。本文针对深窄微槽在微细铣削加工中存在的表面质量差和刀具强度、刚度不足的问题,总结现有铣刀结构的优缺点,自主设计并制备了大长径比聚晶金刚石(PCD)微细铣刀,并通过铣削加工试验探究了不同铣削参数对PCD微铣刀加工性能的影响规律。本文的主要研究内容如下:(1)在分析现有微铣刀设计制造优缺点的基础上,综合考虑刀柄、刀头焊接形式和刀头刚度不足的问题,提出了一种3/4刀体的大长径比PCD微细铣刀结构。通过建立微铣刀的三维模型,导入Deform软件中进行铣削加工仿真,分析了铣刀的侧刃后角、底刃后角、底刃倾角和刃口钝圆半径等结构参数对铣削加工性能的影响,得到了优化后的铣刀结构参数。对优化后的微铣刀进行静力学分析,研究了铣刀的变形特点和应力分布,并对铣刀进行模态分析,验证了微铣刀的强度和刚度均满足加工要求。(2)综合考虑PCD微铣刀制备的效率和质量,提出了一种纳秒-皮秒双类激光和精密磨削的组合加工工艺。采用纳秒脉冲激光进行微铣刀前刀面的粗加工...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表、缩略词
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 深窄槽的研究现状
    1.3 微铣刀的研究现状
        1.3.1 微细铣削机理
        1.3.2 微铣刀的设计准则
        1.3.3 微铣刀的制造技术
    1.4 本文主要研究内容
第二章 大长径比PCD微铣刀的设计与仿真
    2.1 微铣刀的设计依据
    2.2 微铣刀的铣削仿真
        2.2.1 仿真试验设计
        2.2.2 仿真模型建立
        2.2.3 仿真参数设置
        2.2.4 仿真结果分析
        2.2.5 响应曲面优化设计
    2.3 微铣刀的静力学仿真
        2.3.1 仿真模型建立
        2.3.2 应力应变分析
        2.3.3 模态分析
    2.4 本章小结
第三章 大长径比PCD微铣刀的组合加工制备研究
    3.1 试验加工准备
        3.1.1 试验方案
        3.1.2 激光加工机理和特点
    3.2 微铣刀的纳秒激光粗加工
        3.2.1 微铣刀的纳秒激光加工系统
        3.2.2 微铣刀的纳秒激光粗加工
    3.3 微铣刀的磨削加工
        3.3.1 试验装置及方案
        3.3.2 试验结果分析
    3.4 微铣刀切削刃的皮秒激光成型加工
        3.4.1 试验方案设计
        3.4.2 试验结果分析
        3.4.3 PCD微铣刀皮秒激光成型加工
    3.5 本章小结
第四章 大长径比PCD微铣刀的铣削加工试验
    4.1 试验准备
        4.1.1 试验装置
        4.1.2 试验材料
        4.1.3 试验方案
    4.2 试验结果分析
        4.2.1 表面粗糙度
        4.2.2 铣削力
    4.3 深窄槽加工质量分析
    4.4 深窄槽加工刀具磨损分析
        4.4.1 刀具磨损的机理和表征方法
        4.4.2 刀具磨损分析
        4.4.3 刀具磨损对铣削力的影响分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3829948