钎焊金刚石套料钻磨粒间距对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)制孔直径和孔壁粗糙度的影响

在无冷却润滑条件下,采用钎焊金刚石套料钻对CFRP层合板进行钻削加工试验,研究了不同进给速度条件下钎焊金刚石套料钻的磨粒间距对CFRP层合板制孔直径精度和孔壁粗糙度的影响,建立了钎焊金刚石套料钻钻削CFRP的温度场仿真模型。研究结果表明:制孔直径的扩孔因子随着磨粒间距和进给速度的增加而减小,磨粒间距对扩孔因子的影响程度较大;孔壁相同位置处的粗糙度随着磨粒间距和进给速度的增加而增加;采用磨粒间距为1.6 mm的80/100金刚石磨粒的套料钻,在进给速度为150mm/min时钻削CFRP层合板制孔效果好。     

银基钎料钎焊金刚石耐磨性试验研究

本文采用添加Ti的Ag-Cu-Zn合金作为钎料,适当控制钎焊工艺,实现了金刚石与钢基体的高强度连接,采用扫描电镜和能谱仪对金刚石与钎料界面进行了分析,分析结果表明:Ti在界面处有聚积并与C生成化合物.为验证钎焊工具的性能,分别进行单颗磨粒磨损试验和套料钻钻孔试验,单颗磨粒磨损试验中,单颗磨粒在重负荷工作条件下,仍有正常磨耗的过程.套料钻钻500个孔时磨粒无明显磨损,说明采用添加Ti的Ag-Cu-Zn合金做钎料钎焊后,金刚石仍能保持良好的耐磨性能.     

不同粒度的金刚石套料钻钻削碳纤维复合材料时对轴向力及出入口质量的影响

碳纤维增强复合材料在加工过程中,容易产生分层、毛刺、撕裂等缺陷,还会加剧刀具的磨损。针对以上问题,研制了不同粒度的金刚石套料钻,进行了碳纤维复合材料制孔加工实验,分析了磨粒粒度对轴向力、扭矩和出口质量的影响。得到以下结论:采用有细粒度金刚石的钎焊套料钻可以减小钻孔时的轴向力和扭矩。不同粒度套料钻所加工的孔入口处均未出现任何缺陷,出口处的缺陷主要以撕裂缺陷为主。金刚石粒度80/100的钎焊套料钻在进给速度为100 mm/min,主轴转速15 000 r/min的条件下出入口质量优于其他粒度。     

钎焊金刚石套料钻钻削CFRP的孔质量研究

采用钎焊金刚石套料钻进行了钻削碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)试验,使用测力仪与三维视频显微镜对钻削过程中的钻削力以及孔出、入口缺陷进行了测试与观察.实验结果表明:钎焊金刚石套料钻钻削CFRP时,相同转速下,钻削力随进给量的增大而增大;相同进给量下,钻削力随转速的增大而增大,且进给量对钻削力的影响大于转速的影响;已...     

钎焊金刚石磨粒钻钻削C/SiC陶瓷基复合材料孔时切屑对钻削过程的影响

钎焊金刚石磨粒钻适合钻削碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料孔,但大量切屑会对孔的钻削过程产生不利影响。为此,针对切屑排出过程,分析切屑形貌,研究钻削时切屑对轴向钻削力、孔加工质量、钻头磨损的影响。结果表明:切屑对轴向钻削力有影响,尤其钻削深孔时影响显著。切屑对孔进口的加工质量几乎没有影响,只表现为孔进口处的轻微崩边;切屑对孔出口的加工质量影响显著,可引起严重的纤维断裂、撕裂缺陷以及基体的大区域脱落。同时,切屑加剧钻头磨损,使钻头不仅出现崩刃、微裂纹等轻微磨损,而且还产生基体剥落、金刚石剥落等严重磨损行为。      

单层金刚石工具螺旋钻削复合材料的性能比较（英文）

使用不同形状、不同磨粒尺寸的单层金刚石工具以螺旋钻孔方式加工多向碳纤维-环氧树脂层压板，比较各工具的加工性能。在复合材料上钻孔时，和传统钻削相比，螺旋钻孔是更先进和完善的方法。选择7种不同工具开展性能试验，研究金刚石磨粒尺寸、刀具槽口类型和末端几何形状对钻进力、温度、钻进缺陷和表面完整性的影响。结果发现高速旋转钻削可以显著降低钻削力。使用磨粒尺寸更小的工具进行加工，可以改善钻孔表面粗糙度，但是其钻削力更大、钻削温度更高。带有槽口的工具可以减轻工具表面堵塞。和平直末端或无槽口的工具相比，球形末端的工具性能更好。     

GFRP低频轴向振动制孔的钻削力特性和套料钻磨损分析

GFRP的套孔钻削过程中极易产生分层、撕裂等加工损伤,其与轴向钻削力直接相关。为提高GFRP的制孔质量,采用新型金刚石薄壁套料钻,结合低频轴向振动加工技术,建立单颗磨粒的运动学模型和动力学模型,试验研究GFRP制孔中的轴向力变化规律,并对套料钻的烧焦概率、自动落料率进行分析。结果表明：对比常规钻削,低频振动钻削时的瞬时进给量和轴向力比常规钻削时的大,且随着振幅的增加,轴向力也随之增大;低频振动钻削和常规钻削时的轴向力皆随进给速度的增加而增大,随主轴转速的升高而降低。同时,低频振动钻削时磨粒间断性地参与钻削,大大降低了套料钻的烧焦概率,提高了其自动落料率,自动落料率高达88.24%,可实现GFRP的连续批量制孔。     

钎焊金刚石薄壁钻加工工程陶瓷的试验研究

通过用钎焊金刚石薄壁钻加工Al2O3工程陶瓷的钻削试验，测量和分析了在不同加工参数下钻削轴向力和扭矩的变化，并与电镀钻头的加工性能进行了对比。结果表明，用钎焊金刚石薄壁钻加工工程陶瓷材料的设想可行，与电镀钻头相比，钎焊钻头钻削过程更稳定，加工质量更好，尤其在高转速、大进给加工条件下具有明显优势。     

Cu基钎料钎焊金刚石套料钻的试验研究

采用真空钎焊工艺,分别以不同成分的Cu基钎料(Cu80Sn20)90Ti10、(Cu90Sn10)82Ti18以及(Cu90Sn10)80Ti20制备了镀钛金刚石套料钻,并进行了花岗岩钻削试验。采用三维视频显微镜、扫描电镜观察了各种钎料钎焊金刚石套料钻的磨损情况。结果表明:3种配比的钎料对金刚石均已实现牢固结合;(Cu80Sn20)90Ti10合金较(Cu90Sn10)82Ti18合金和(Cu90Sn10)80Ti20合金钎焊金刚石套料钻有更长的使用寿命。     

C/SiC复合材料微孔的电镀金刚石钻头钻削加工

用金刚石基本颗粒尺寸分别为20～30,36～54和63～75μm,直径在0.280～0.440 mm范围的6种电镀金刚石钻头,钻削三维针刺毡基C/SiC复合材料微孔,测试6种钻头的最佳加工工艺参数,分析工艺参数及金刚石基本颗粒尺寸、钻头直径等对微孔加工质量、加工效率的影响。结果表明：在相同钻削速度条件下,进给速度越低时,加工的微孔质量越好;钻头电镀的金刚石磨粒基本颗粒尺寸越大,其钻削效率越高;在6种钻头中,直径为0.300 mm的基体上电镀63～75μm的磨粒,直径为0.200 mm的基体上电镀36～54μm的磨粒,能够获得更优的钻孔性能。     

新连接方式金刚石磨损特征的试验研究

以端面磨盘形式为载体,通过恒压磨耗试验研究了采用液体合金方式连接的金刚石的磨损特征。结果表明,新连接方式金刚石使用过程的磨损形态主要有完整、磨平、微观破碎、宏观破碎和折断五大类,与钎焊金刚石的磨损特征基本一致。磨耗过程中没有出现磨粒脱落现象,说明新连接方式工具的结合剂对磨粒具有很强的把持力。但与钎焊工具相同,磨粒折断是其最为致命的失效形式。     

金刚石工具钻削加工工程陶瓷孔的研究（Ⅰ）

本文对金刚石工具钻削加工工程陶瓷孔进行了研究。理论分析了材料去除机理，建立了钻削加工工程陶瓷孔时的材料去除率模型。由公式得出：材料去除率随着载荷、磨粒直径和工具转速的增大而增大，随着工件材料断裂韧性和硬度的升高而降低，并实验验证了理论推导的去除率公式。     

金刚石工具钻削加工工程陶瓷孔的实验研究

金刚石工具钻削加工工程陶瓷孔时的材料去除率随着工具转速、磨粒直径以及外载荷的增大而增大；随着材料自身硬度和断裂韧性的升高而降低。本篇实验研究了各主要加工参数与材料去除率及孔加工质量的关系。1实验条件1．1实验设备和工件材料实验设备是利用CA6140车床改装而成的。工具使用专用夹具装夹后，利用三爪卡盘装夹于机床的主轴上。工件材料选用99．5％的Al2O3工程陶瓷。1．2金刚石工具的选择1．2．1金刚石磨料粒度的选择金刚石工具中金刚石磨料的粒度直接影响工程陶瓷材料的加工表面质量和加工效率。通常磨料粒度越粗，加工效率越高…     

涂层刀具钻削金属基复合材料

为改善金属基复合材料的加工质量,提高加工精度,对表面涂覆金刚石薄层的涂层刀具开展了钻削实验研究。结果表明,与未涂层刀具相比,涂层刀具轴向力小,磨损程度轻,钻孔几何轮廓规则且表面质量好,是钻削加工金属基复合材料的优先首选。     

PCB微钻不同金刚石涂层加工性能的研究

本文讨论了在微钻加工PCB板时化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜的优化问题。首先进行了微米金刚石(MCD)薄膜、纳米金刚石(NCD)薄膜、硬质合金与PCB板的摩擦实验,通过观察磨损后的表面形貌及对磨损区域的化学元素分析,对比研究不同类型薄膜与PCB板的摩擦磨损特性;随后对MCD涂层、NCD涂层、类金刚石(DLC)薄膜涂层以及未涂层刀具进行了钻削PCB板的实验,研究不同类型薄膜微钻时的工作寿命与钻孔质量,综合比较微钻切削性能并优化薄膜类型。得到了以下结论:摩擦试验表明NCD-PCB摩擦对的摩擦系数最低(0.35),PCB板去除率最高;微钻实验的对比发现NCD涂层微钻的切削性能优异。在加工PCB板时,NCD薄膜最适应PCB板复杂的加工特性,是PCB微钻优良的硬质涂层。     

电镀金刚石钻头钻削碳纤维复合材料研究

碳纤维复合材料钻孔加工时极易产生分层、毛刺、撕裂等缺陷,是典型的难加工材料。针对碳纤维复合材料特点,以电镀金刚石钻头为研究对象,从钻削轴向力、钻孔出口质量等方面分析电镀金刚石钻头钻孔特点,并与硬质合金麻花钻进行对比,得出结论：电镀金刚石钻头钻削碳纤维复合材料时钻削轴向力较小,钻削质量较好,更适合于碳纤维复合材料的加工;钻头转速提高有利于减小钻孔缺陷的产生,钻削轴向力随钻头转速的升高而降低,随钻头直径的增大而增大;最后,通过多元线形回归方法得出电镀金刚石钻头钻削力经验公式。     

铸铁干式加工过程中钎焊金刚石圆锯片磨损机理

采用Ni-Cr合金活性钎料,在高真空炉中实现金刚石与钢基体牢固的钎焊连接。借助扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪阐述真空钎焊金刚石的钎焊机理和界面特征,分析钎焊金刚石圆锯片在干式加工铸铁过程中磨粒的磨损特性。结果表明:在铸铁管加工方面,钎焊金刚石圆锯片表现出优越的高效切割性能,磨粒磨损主要以破碎为主,磨削高温引起切屑粘附在破碎磨粒表面;揭示在铸铁干式加工过程中金刚石磨粒表面出现轻微的石墨化磨损等现象;实验表明磨粒的强度依然能满足加工要求。研制出适用铸铁材料高效加工用的高锋利度、高强度、安全的钎焊金刚石切割片。     

GH4169高温合金轴向超声振动钻削加工实验研究

针对GH4169高温合金材料钻削加工困难、表面质量和加工精度要求高等难题,基于在普通车床上实现超声振动钻削加工的思想,设计了一套轴向超声振动钻削加工系统。利用该系统对GH4169高温合金材料做了轴向超声振动钻削与普通钻削的对比实验。结果表明:在不同的转速和振幅下,轴向超声振动钻削相对于同一实验条件下的普通钻削,可明显提高孔的加工质量,且在切屑形态和孔表面形貌等方面均有较大改善。     

超声振动钻削减摩机制研究与试验分析

在振动钻削加工原理的基础上建立振动钻削过程中平均摩擦力的数学模型,分析动载荷对平均摩擦力的影响规律。在超声振动钻削试验装置上对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢进行了普通钻削和超声振动钻削试验,对比分析了孔壁表面粗糙度、钻头磨损形貌和切屑形状。结果表明:超声振动钻削能够减少平均摩擦力;通过观察加工后钻头与孔的表面形貌,超声振动钻削钻头磨损程度低,孔壁表面粗糙度值小,具有更好的断屑、排屑性能。     

飞秒激光加工单晶金刚石制备正前角磨削工具

目的制造一种磨粒有序排布、具有正前角的无结合剂端面金刚石磨削工具。方法采用波长为1030 nm、脉宽为250 fs的钛蓝宝石飞秒激光对单晶金刚石(SCD)进行烧蚀加工,首先研究加工工艺参数(特别是烧蚀轨迹间距)对金刚石加工效率及表面质量的影响。采用预先设计的激光扫描路径,基于优化后的工艺参数在SCD表面加工出微磨粒阵列结构,各磨粒呈方锥台形结构,其顶部倾斜角约为100°。在此基础上,对微磨粒阵列进行烧蚀加工,将所有微磨粒顶部的倾斜角减小至小于90°。结果当激光烧蚀轨迹间距为10.0μm时,烧蚀加工表面RMS粗糙度最小。确定了一种微磨粒边缘倾斜角小于90°且磨粒有序排布的新型无结合剂金刚石端面磨削工具的激光制备方法和工艺,采用该工艺加工的磨削工具表面质量好,轮廓精度高,磨粒平均正前角约为9.80°。结论采用飞秒激光可以高质量、高效率地制备出磨粒有序排布的新型正前角无结合剂金刚石端面磨削工具,该工具有望在硬脆材料磨削中减小磨削力,提高材料表面完整性。