CMP抛光硬质合金刀片的切削性能试验研究

发布时间：2017-10-09 22:33

  本文关键词：CMP抛光硬质合金刀片的切削性能试验研究

  更多相关文章： 硬质合金刀片 CMP抛光 切削力 切削寿命 表面粗糙度

【摘要】：硬质合金刀片具有硬度高、耐磨性好、膨胀系数小、抗粘结性好等良好的机械性能,使其在机械加工领域得到广泛的应用,改变了高速钢刀具一统天下的局面。目前,硬质合金刀具的主要加工方法是磨削加工,但是在磨削过程中产生的磨削力大、磨削温度高导致硬质合金刀片表面产生磨削烧伤和裂纹等缺陷,这些缺陷都极大地降低了刀具的切削性能和使用寿命。作为精密和超精密加工方法之一,化学机械抛光(CMP)不仅能避免机械表面损伤和降低刀具表面粗糙度,而且热影响小,因此,CMP无疑是未来硬质合金刀片实现精密和超精密加工的重要方法,围绕化学机械抛光硬质合金刀片的切削性能研究具有重要的工程应用价值和理论指导意义。为此,本文以经过抛光后的硬质合金刀具的切削性能为研究对象,首先,综合利用正交实验法、田口法、方差分析理论对工艺参数进行优化,得出硬质合金CMP抛光的最优组合;然后,并与磨削加工的刀片进行车削对比试验,探究切削参数对CMP抛光硬质合金刀片的切削力、切削寿命、加工表面粗糙度、表面加工硬化等切削性能的影响规律,具体研究工作如下:1)CMP抛光硬质合金刀片制备。采用多工序工艺流程规划,以表面粗糙度为抛光质量评价指标利用正交实验、田口法对工艺参数进行优化,获得一系列粗糙度较低的硬质合金刀片与抛光工序最佳的工艺参数组合,并利用超景深显微镜与表面粗糙度测量仪观察与测量抛光与磨削硬质合金刀片的表面形貌、表面粗糙度。2)CMP抛光硬质合金刀片的切削参数对切削力的影响研究。利用单因素试验法,分析切削参数对切削力的影响情况,并建立两种刀片的切削力经验公式,对比分析抛光硬质合金刀片与磨削硬质合金刀片的切削力性能优劣程度。3)CMP抛光硬质合金刀片的切削寿命探究。采用超景深显微镜观察不同切削条件下刀具的切削寿命与前刀面磨损情况,根据后刀面的平均磨损值拟合刀片的寿命曲线,揭示抛光硬质合金刀片的最佳切削条件。4)CMP抛光硬质合金刀片切削表面质量分析。分析车削加工试件的表面粗糙度、加工硬化程度,探索进给量与切削速度对其加工表面粗糙度、加工硬化的影响,根据对比试验结果,揭示抛光硬质合金刀具影响加工表面质量的特点。综上,本文的研究为建立CMP抛光硬质合金刀片的切削理论,对提高硬质合金刀片切削加工效率、延长硬质合金刀片寿命、降低生产成本及提高工件加工表明质量有很大的意义。
【关键词】：硬质合金刀片 CMP抛光 切削力 切削寿命 表面粗糙度
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG711
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 硬质合金的国内外研究现状10-16
• 1.2.1 硬质合金的概述10-12
• 1.2.2 硬质合金的制备加工研究12-13
• 1.2.3 抛光加工研究13-14
• 1.2.4 硬质合金刀片的切削性能研究现状14-16
• 1.2.5 目前存在的主要问题16
• 1.3 研究目标和主要内容16-17
• 1.3.1 研究目标16-17
• 1.3.2 研究内容17
• 1.4 小结17-18
• 第2章 硬质合金刀片CMP平面抛光试验研究18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 化学机械抛光（CMP）概念18-19
• 2.3 工艺参数优化理论19-21
• 2.3.1 基于多工序硬质合金刀片CMP平面抛光工艺流程规划19-20
• 2.3.2 正交实验20
• 2.3.3 田.法20-21
• 2.3.4 方差分析21
• 2.4 硬质合金CMP抛光试验21-26
• 2.4.1 试验目的21
• 2.4.2 试验方案设计21-22
• 2.4.3 试验材料及设备22-23
• 2.4.4 各抛光工序工艺参数组合的确定23-24
• 2.4.5 实验数据结果24-26
• 2.5 实验数据分析26-28
• 2.5.1 基于多工序表面粗糙度工艺参数优化26-28
• 2.5.2 各因素影响比例分析28
• 2.6 两种硬质合金刀片表面形貌对比28-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第3章 切削力试验研究31-44
• 3.1 引言31
• 3.2 切削力实验设计31-35
• 3.2.1 实验材料31-32
• 3.2.2 实验方案32-33
• 3.2.3 装置及测量设备33-34
• 3.2.4 硬质合金刀具几何参数选择34
• 3.2.5 切削用量选择34-35
• 3.3 切削参数对切削力的影响分析35-39
• 3.3.1 切削深度对切削力的影响35-36
• 3.3.2 进给量对切削力的影响36-38
• 3.3.3 切削速度对切削力的影响38-39
• 3.4 切削力的回归分析39-43
• 3.5 小结43-44
• 第4章 切削奥氏体不锈钢刀片磨损试验研究44-56
• 4.1 引言44
• 4.2 刀片的磨损形态44-45
• 4.2.1 月牙洼磨损44
• 4.2.2 后刀面磨损44
• 4.2.3 沟槽磨损44-45
• 4.2.4 刀片破损45
• 4.3 刀片磨损试验设计45-46
• 4.3.1 试验方案45
• 4.3.2 试验设备及测量装置45-46
• 4.4 刀片磨损形态及寿命对比分析46-55
• 4.4.1 切削奥氏体不锈钢常见的磨损形态46
• 4.4.2 刀片的耐用度46
• 4.4.3 刀片的寿命试验结果分析46-52
• 4.4.4 刀片前刀面磨损比较52-55
• 4.5 小结55-56
• 第5章 抛光与磨削硬质合金刀片加工零件表面质量研究56-64
• 5.1 引言56
• 5.2 已加工表面质量对零件使用性能的影响56
• 5.3 试验方案56-57
• 5.4 表面粗糙度的对比试验研究57-59
• 5.4.1 表面粗糙度与进给量的关系57-58
• 5.4.2 表面粗糙度与切削速度的关系58-59
• 5.5 切削加工硬化试验对比分析59-63
• 5.5.1 加工硬化机理59-60
• 5.5.2 加工硬化评定指标60-61
• 5.5.3 表面层加工硬化对比分析61-63
• 5.6 小结63-64
• 结论与展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘玉岭,邢哲,檀柏梅,王新,李薇薇;ULSI多层铜布线钽阻挡层及其CMP抛光液的优化[J];半导体技术;2004年07期

，

本文编号：1002829