CVD金刚石微铣刀的激光诱导石墨化辅助精密磨削研究

发布时间：2020-04-30 18:54

【摘要】：近年来,随着各种器械的小型化,微细铣削技术迅速发展。而微铣刀作为微细铣削加工的工具,其重要性与日俱增。针对CVD金刚石微铣刀加工难度高,制备效率低下的问题,本文提出了CVD金刚石微铣刀的激光诱导石墨化辅助精密磨削方法,其在提高了加工效率的同时,改善了刃口质量。本文主要研究内容如下:(1)根据传热控制方程和热传导理论,建立Ansys APDL三维瞬态热力学仿真模型,讨论不同参数对激光诱导石墨化的影响,并测量金刚石石墨化深度,最后通过试验对比验证。通过改变激光能量密度、扫描速度和填充间距进行纳秒激光石墨化试验,使用扫描电镜和拉曼光谱仪对生成的石墨和分界层进行分析,判断金刚石石墨的形貌和晶体结构。(2)提出了一种激光诱导石墨化辅助精密磨削技术,并采用正交试验法和灰色关联分析对磨削参数进行优化。与传统精密磨削进行对比发现,该激光诱导石墨化辅助精密磨削技术在大幅提高磨削效率的同时,加工过程也更加稳定,其能有效减少刃口的破碎,从而得到更加锋利的切削刃。(3)进行了CVD金刚石圆弧刃微铣刀的设计,通过Ansys Workbench进行强度分析和模态分析以验证结构合理性。利用AutoCAD进行激光光路设计,采用变激光功率密度的激光诱导石墨化精密磨削技术进行CVD金刚石圆弧刃微铣刀的制备。
【图文】：

南京航空航天大学硕士学位论文第一章 绪论课题研究背景与意义年来，电子、医疗及通讯等领域器械的小型化使得他们对微小型零件的需求不断细机械加工加工质量和加工效率高，可靠性好，并且能加工较为复杂三维曲面[1-产特征尺寸在微米到毫米级，且精度形状要求高的微型零件与结构的最佳选择之宏观与微纳领域的关键技术之一。图 1.1 展示了微细铣削在如微小型零件，医疗领域的应用。

金刚石的原理主要是激光热效应导致的金刚石的切割多晶金刚石材料时，晶界对激光有散射作用，金刚石的粗切加工，其效率高，但加工表面质量脉冲激光切割金刚石时，金刚石首先转化成石墨石墨化过程继续发生，，如此不断循环往复[28]。因热传导。GFZhang[29]对比了 Nd：YAG 激光器（波和 KTP/Nd：YAG 激光器（波长 0.532mm，脉宽 0粗糙，且存在条纹，而后者表面质量较高，热影响激光（λ=0.473mm）制作直刃和圆弧刃的多刃金刚金模具，其整体制备过程如图 1.2 所示，总体步。C. Everson 等人[31]采用 100 ns 脉宽的 Nd: YAG种方法制造的 PCD 微铣刀在达到较高的几何精度在较大的热影响层和一定的热应力，另外激光切会极大地影响刀具的铣削性能和使用寿命，因此
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG580.6

【参考文献】

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3 宿庆财;孙广增;宿超;亓永新;徐振军;李木森;;金刚石单晶解理断裂的研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2008年04期

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本文编号：2646074