CVD金剛石因其高硬度、高耐磨性、高導(dǎo)熱系數(shù)和低摩擦系數(shù)成為制備微銑刀的理想材料,但是它的難加工特性導(dǎo)致采用傳統(tǒng)的磨削加工時(shí)制備效率低下。為了解決此問題,本文提出了激光誘導(dǎo)金剛石石墨化與精密磨削相結(jié)合的復(fù)合加工工藝制備CVD金剛石微銑刀的新方法,揭示了激光輻照下CVD金剛石的石墨化機(jī)理,探索了激光參數(shù)和精密磨削參數(shù)對CVD金剛石微銑刀切削刃質(zhì)量和后刀面粗糙度的影響規(guī)律,制備了具有優(yōu)良切削性能的CVD金剛石微銑刀。復(fù)合加工工藝的提出和新型微銑刀的研制豐富了微銑刀的制備工藝,為高性能微銑刀的設(shè)計(jì)制造理論、研發(fā)和應(yīng)用研究奠定了重要基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容如下:（1）通過對激光加工材料的物理過程分析,研究了紅外納秒激光作用下CVD金剛石石墨化的機(jī)理。通過激光誘導(dǎo)石墨化試驗(yàn),研究了激光參數(shù)和輔助氣體對金剛石相變深度的影響規(guī)律,以及激光參數(shù)對分界線輪廓最大高度和分界面形貌的影響規(guī)律。結(jié)果表明,單脈沖能量越大,掃描速度和填充間距越小,金剛石相變深度和分界線輪廓最大高度越大,分界面質(zhì)量越差,表面粗糙度越大。（2）在激光誘導(dǎo)石墨化后,進(jìn)行了CVD金剛石微銑刀的精密磨削試驗(yàn),研究了磨削參數(shù)對微銑刀切削刃鈍圓半徑... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

微小型產(chǎn)品與結(jié)構(gòu)

微細(xì)銑削加工是常規(guī)銑削向微細(xì)領(lǐng)域的延伸，兩者都是使用刀具來去除工件材料以獲面。但是微細(xì)銑削由于加工尺寸的縮小，其材料去除機(jī)理相較于常規(guī)銑削有所差別，要的體現(xiàn)就是在微細(xì)銑削過程中存在著嚴(yán)重的尺寸效應(yīng)，導(dǎo)致加工表面質(zhì)量變差，毛刀具易斷裂等[32,33]。在微細(xì)銑削過程中，隨著每齒進(jìn)給量的變化，銑削力的變化趨勢呈現(xiàn)出非線性，且隨給量的不斷減小，非線性趨勢更為明顯。同時(shí)，切削比能隨著每齒進(jìn)給量的減小會(huì)迅，在此過程中，用以去除材料的能量比例不斷減少，而更多的能量則用以抵抗加工表變形[34]。在傳統(tǒng)宏觀銑削加工過程中，每齒進(jìn)給量和切削深度一般都在毫米或亞毫米級，遠(yuǎn)大削刃的鈍圓半徑，所以在加工過程可認(rèn)為切削刃是完全鋒利的[35]，如圖 1.2（a）所示細(xì)銑削加工中，由于每齒進(jìn)給量和切削深度只有幾微米到幾十微米，和刀具切削刃鈍同一數(shù)量級上，所以在此過程中，切削刃鈍圓半徑的影響已不容忽視，如圖 1.2（b）所工過程中，隨著每齒進(jìn)給量的減小，微銑刀的切削作用減弱[36]，刀具在工件表面的滑和擠壓現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致切削比能增大，工件表面質(zhì)量變差，刀具磨損嚴(yán)重[37]。

（a）球頭微銑刀[48]（b）多切削刃微銑刀[49]圖 1.3 納米聚晶金剛石微銑刀圖 1.4 納米聚晶金剛石微銑刀刀具制備過程示意圖[49]1.3.3 電火花加工電火花加工是通過工具電極和工件之間的脈沖放電來實(shí)現(xiàn)材料去除的加工方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是加工效率比較高，并且加工過程不會(huì)受到工件結(jié)構(gòu)的約束[50]，可以制備出各種形狀、尺寸的微銑刀。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]模具鋼微流道溝槽的激光銑削試驗(yàn)研究[J]. 王續(xù)躍,呂書森,胡亞峰,王連吉,徐文驥.  兵工學(xué)報(bào). 2010(05)
[2]基于聚焦離子束銑削技術(shù)的微刀具制備[J]. 張少婧,徐宗偉,房豐洲,胡小唐.  天津大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(05)
[3]金剛石單晶解理斷裂的研究[J]. 宿慶財(cái),孫廣增,宿超,亓永新,徐振軍,李木森.  金剛石與磨料磨具工程. 2008(04)

博士論文
[1]PCD微細(xì)銑刀的設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)研究[D]. 戰(zhàn)忠波.南京航空航天大學(xué) 2015
[2]微結(jié)構(gòu)的銑削與電火花復(fù)合精密加工系統(tǒng)及工藝基礎(chǔ)研究[D]. 王志強(qiáng).天津大學(xué) 2014
[3]微細(xì)銑削尺寸效應(yīng)基礎(chǔ)研究[D]. 趙孟.南京航空航天大學(xué) 2014
[4]微細(xì)電火花集成加工技術(shù)的研究[D]. 禇旭陽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[5]微細(xì)銑削工藝基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 趙巖.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]CVD金剛石微銑刀的研磨拋光研究[D]. 夏浥.南京航空航天大學(xué) 2016
[2]單晶金剛石微型刀具刃磨工藝研究[D]. 秦子龍.南京航空航天大學(xué) 2015
[3]248nm準(zhǔn)分子激光與三種無機(jī)非金屬光學(xué)材料相互作用研究[D]. 李樂.武漢理工大學(xué) 2014
[4]鈦合金表面微結(jié)構(gòu)電火花加工及其水潤滑摩擦學(xué)特性研究[D]. 張振夫.南京航空航天大學(xué) 2009



本文編號：3316686