微圆弧金刚石刀具的抑制磨损方法研究
发布时间：2021-01-31 23:48
微结构被广泛应用于航空航天、民用照明等功能表面中,其可以改善飞行器的动力学性能,提升飞行器的寿命,并可以使飞行器达到隐身的目的。为了得到高精度的微结构表面,加工刀具不能和微结构发生干涉现象,这就要求金刚石刀具的刀尖圆弧必须很小才行。微圆弧金刚石刀具在微结构表面加工过程中具有很重要的地位,微圆弧金刚石刀具可以刃磨出很小的切削刃钝圆半径,可以很好的减小材料的尺寸效应和加工过程中的犁切效应,这是微铣刀等微刀具所不具备的特点。但是,由于微圆弧金刚石刀具的刀尖圆弧半径极小,使得刀尖强度极小,在加工过程中极易发生磨损,而刀具的磨损将会对微结构的表面精度造成破坏性影响。为了解决微圆弧金刚石刀具磨损对表面精度的影响,本文将围绕刀具自身参数和加工切削参数的角度对微圆弧金刚石刀具磨损的抑制方法进行研究。本文建立了微圆弧金刚石刀具切削加工在微量润滑条件下的切削温度场,并确定了切削液的选择标准。由于金刚石刀具宏观磨损的主要原因有两点:切削力和切削热。降低切削温度的有效方法为微量润滑（MQL）。为了探究微量润滑对切削温度的降低作用,本文采用傅里叶热传导定律建立了微圆弧金刚石刀具在干摩擦条件下的切削温度场的计算模...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同表面
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-半径也可以达到1μm以下，最小切削厚度可达几十个纳米，加工出的表面粗糙度可在纳米数量级。但要进一步到达纳米级的切削厚度，金刚石刀具的制备和刃磨是一项艰难的工作。单晶金刚石刀具的制造工序包括参数设计、选料、晶体定向、开坯、装夹、粗磨、精磨等。a)球形表面微结构b)微型沟壑c)金字塔型表面微结构图1-1不同表面微结构形貌[3]实现微结构表面的加工，不仅需要超精密的加工设备，还需要特定刀尖几何参数的刀具，例如加工幅值大、周期小的正弦结构时，为了防止刀具圆弧区域与工件表面微结构部分发生干涉现象，要求刀具具有更小的刀尖圆弧半径[4]。微圆弧金刚石刀具就是为了加工这种微结构表面而设计的，如图1-2所示。图1-2微圆弧金刚石刀具[3]微圆弧金刚石刀具通常是指刀尖圆弧半径小于100μm的金刚石刀具，所以微圆弧金刚石刀具的制备要比普通圆弧刃金刚石刀具困难的多，对刃磨机床的精度要求更高，尤其是刀尖微圆弧半径小于30μm的表面微结构或微小零件加工刀具，要求刃磨工艺相当成熟、稳定，即便是刃磨参数较小的变化都可能引起较大的刃磨误差[5]。微圆弧金刚石刀具在光学微结构表面的加工中具有很大的应用价值，例如在锗材料衍射元件的加工过程中，利用微圆弧金刚石刀具可以使得由于刀尖圆弧半径而引起的衍射元件的拦光效应大大降低[6]。近年来，随着微结构功能表面、微光学薄膜和微小零件加工技术发展的迅速，高效低成本的批量加工已成为产业发展的趋势。在此需求背景下，由于微圆弧金刚石刀具的使用寿命会影响到微圆弧金刚石刀具的使用情况，因此提升微圆弧金刚石刀具寿命就极为重要。由于微结构表面对于形状精度的严格要求，当刀具磨损时，将会对微结构表面的形状精度造成很大的影响，因此
丁５???徊降酱锬擅准兜那邢骱穸龋?鸶帐?毒叩闹票负腿心ナ且?项艰难的工作。单晶金刚石刀具的制造工序包括参数设计、选料、晶体定向、开坯、装夹、粗磨、精磨等。a)球形表面微结构b)微型沟壑c)金字塔型表面微结构图1-1不同表面微结构形貌[3]实现微结构表面的加工，不仅需要超精密的加工设备，还需要特定刀尖几何参数的刀具，例如加工幅值大、周期小的正弦结构时，为了防止刀具圆弧区域与工件表面微结构部分发生干涉现象，要求刀具具有更小的刀尖圆弧半径[4]。微圆弧金刚石刀具就是为了加工这种微结构表面而设计的，如图1-2所示。图1-2微圆弧金刚石刀具[3]微圆弧金刚石刀具通常是指刀尖圆弧半径小于100μm的金刚石刀具，所以微圆弧金刚石刀具的制备要比普通圆弧刃金刚石刀具困难的多，对刃磨机床的精度要求更高，尤其是刀尖微圆弧半径小于30μm的表面微结构或微小零件加工刀具，要求刃磨工艺相当成熟、稳定，即便是刃磨参数较小的变化都可能引起较大的刃磨误差[5]。微圆弧金刚石刀具在光学微结构表面的加工中具有很大的应用价值，例如在锗材料衍射元件的加工过程中，利用微圆弧金刚石刀具可以使得由于刀尖圆弧半径而引起的衍射元件的拦光效应大大降低[6]。近年来，随着微结构功能表面、微光学薄膜和微小零件加工技术发展的迅速，高效低成本的批量加工已成为产业发展的趋势。在此需求背景下，由于微圆弧金刚石刀具的使用寿命会影响到微圆弧金刚石刀具的使用情况，因此提升微圆弧金刚石刀具寿命就极为重要。由于微结构表面对于形状精度的严格要求，当刀具磨损时，将会对微结构表面的形状精度造成很大的影响，因此，研究微圆弧金刚石刀具的磨损机理和找到合适的抑制磨损的方法，已经成为了亟待解决的问题。也就是说，在基于目前大圆弧金
本文编号：3011786
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同表面
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-半径也可以达到1μm以下，最小切削厚度可达几十个纳米，加工出的表面粗糙度可在纳米数量级。但要进一步到达纳米级的切削厚度，金刚石刀具的制备和刃磨是一项艰难的工作。单晶金刚石刀具的制造工序包括参数设计、选料、晶体定向、开坯、装夹、粗磨、精磨等。a)球形表面微结构b)微型沟壑c)金字塔型表面微结构图1-1不同表面微结构形貌[3]实现微结构表面的加工，不仅需要超精密的加工设备，还需要特定刀尖几何参数的刀具，例如加工幅值大、周期小的正弦结构时，为了防止刀具圆弧区域与工件表面微结构部分发生干涉现象，要求刀具具有更小的刀尖圆弧半径[4]。微圆弧金刚石刀具就是为了加工这种微结构表面而设计的，如图1-2所示。图1-2微圆弧金刚石刀具[3]微圆弧金刚石刀具通常是指刀尖圆弧半径小于100μm的金刚石刀具，所以微圆弧金刚石刀具的制备要比普通圆弧刃金刚石刀具困难的多，对刃磨机床的精度要求更高，尤其是刀尖微圆弧半径小于30μm的表面微结构或微小零件加工刀具，要求刃磨工艺相当成熟、稳定，即便是刃磨参数较小的变化都可能引起较大的刃磨误差[5]。微圆弧金刚石刀具在光学微结构表面的加工中具有很大的应用价值，例如在锗材料衍射元件的加工过程中，利用微圆弧金刚石刀具可以使得由于刀尖圆弧半径而引起的衍射元件的拦光效应大大降低[6]。近年来，随着微结构功能表面、微光学薄膜和微小零件加工技术发展的迅速，高效低成本的批量加工已成为产业发展的趋势。在此需求背景下，由于微圆弧金刚石刀具的使用寿命会影响到微圆弧金刚石刀具的使用情况，因此提升微圆弧金刚石刀具寿命就极为重要。由于微结构表面对于形状精度的严格要求，当刀具磨损时，将会对微结构表面的形状精度造成很大的影响，因此
丁５???徊降酱锬擅准兜那邢骱穸龋?鸶帐?毒叩闹票负腿心ナ且?项艰难的工作。单晶金刚石刀具的制造工序包括参数设计、选料、晶体定向、开坯、装夹、粗磨、精磨等。a)球形表面微结构b)微型沟壑c)金字塔型表面微结构图1-1不同表面微结构形貌[3]实现微结构表面的加工，不仅需要超精密的加工设备，还需要特定刀尖几何参数的刀具，例如加工幅值大、周期小的正弦结构时，为了防止刀具圆弧区域与工件表面微结构部分发生干涉现象，要求刀具具有更小的刀尖圆弧半径[4]。微圆弧金刚石刀具就是为了加工这种微结构表面而设计的，如图1-2所示。图1-2微圆弧金刚石刀具[3]微圆弧金刚石刀具通常是指刀尖圆弧半径小于100μm的金刚石刀具，所以微圆弧金刚石刀具的制备要比普通圆弧刃金刚石刀具困难的多，对刃磨机床的精度要求更高，尤其是刀尖微圆弧半径小于30μm的表面微结构或微小零件加工刀具，要求刃磨工艺相当成熟、稳定，即便是刃磨参数较小的变化都可能引起较大的刃磨误差[5]。微圆弧金刚石刀具在光学微结构表面的加工中具有很大的应用价值，例如在锗材料衍射元件的加工过程中，利用微圆弧金刚石刀具可以使得由于刀尖圆弧半径而引起的衍射元件的拦光效应大大降低[6]。近年来，随着微结构功能表面、微光学薄膜和微小零件加工技术发展的迅速，高效低成本的批量加工已成为产业发展的趋势。在此需求背景下，由于微圆弧金刚石刀具的使用寿命会影响到微圆弧金刚石刀具的使用情况，因此提升微圆弧金刚石刀具寿命就极为重要。由于微结构表面对于形状精度的严格要求，当刀具磨损时，将会对微结构表面的形状精度造成很大的影响，因此，研究微圆弧金刚石刀具的磨损机理和找到合适的抑制磨损的方法，已经成为了亟待解决的问题。也就是说，在基于目前大圆弧金
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