单晶金刚石刀具研磨方法的探讨

本文介绍了单晶金刚石刀具的制作程序和方法。为了提高单晶金刚石刀具的研磨效率与刃口质量，本文从不同的砂轮类型、砂轮粒度、研磨方向等几个方面进行了分析，发现单晶金刚石刀具的粗磨应该采用大粒度的砂轮，并且尽量采用陶瓷结合剂砂轮。半精磨可以采用细粒度的金属结合剂砂轮或陶瓷结合剂砂轮，但是对要求刃口质量较高的刀具，精磨应该采用粒度尽可能细的金属结合剂砂轮：粗磨时要沿着金刚石的好磨方向，这样研磨效率会大大提高，而精磨时为了获得完美的刃口，应该尽量对刀刃采取逆磨，并适当的增加研磨时间。     

CVD金刚石厚膜刀具刃口半径研磨的实验研究

CVD金刚石膜具有与单晶金刚石相近的力学性能,是一种理想的高精度刀具材料.研磨是制作CVD金刚石厚膜高精度刀具的关键环节之一.本文针对与刀具刃口半径紧密相关的研磨工艺进行了一些研究工作.实验结果表明:研磨盘端面跳动控制在10 μm以内,动态不平衡度控制在0.3 g.mm/kg以内,选择1 μm以下的研磨粉粒度,研磨速度控制在20～30 m/s范围,金刚石厚膜刀具刃口半径可达80 nm,圆弧轮廓精度可以控制在0.5 μm左右;车削加工LY12外圆和端面,表面粗糙度可达Ra 0.02 μm,达到镜面效果,可以替代同等精度的单晶金刚石刀具.     

金刚石刀具的研磨工艺参数模型

本文基于二次回归分析的试验方法,对分别以（110）和（1130）晶面为刀具前、后刀面的金刚石刀具进行了研磨工艺实验,建：立了对应的研磨工艺参数模型,该模型可以用于预报研磨所能得到的刃口半径值以及计算对应丁特定刃口半径值的参数组合;通过比较一次回归项系数,得到了研磨方向、研磨速率、研磨压力及磨粉粒度对刃口半径值的影响因子,分别为：0．282,0．082,0．121及0．515;利用单一因素分析分别画出了研磨方向、研磨速率、研磨压力及磨料粒度与刃口半径值的关系曲线;以最小刃口半径值为目标,使用多元分析方法,获得了最优研磨参数组合,试验验证结果与计算值相符。     

机械研磨单晶金刚石刀具前刀面精度

为提高金刚石刀具的精度,理论分析机械研磨法加工金刚石前刀面的模型,并实验研究研磨盘表面质量和研磨晶向对金刚石刀具前刀面粗糙度的影响。结果表明:研磨盘经过充分平整后,刀具前刀面的粗糙度R_a由1.308 nm下降到0.920 nm。在(110)晶面精细研磨时,<100>晶向研磨后的表面粗糙度为0.540 nm,<110>晶向研磨后的表面粗糙度为0.430 nm,实现了对金刚石刀具的精密研磨。      

聚晶金刚石超声振动研磨机理研究

将超声振动引入普通聚晶金刚石（PCD）研磨中去可以显著提高研磨效率,本文在分析PCD材料的微观结构和去除机理的基础上,对超声振动研磨PCD机理进行了深入研究,认为研磨轨迹的增长和超声振动的脉冲力的作用是提高研磨效率的主要原因。     

聚晶金刚石的磨削

本介绍磨削切削刀具用PCD刀片的一些初步实验结果及结论。由于PCD磨削被认为是一种很困难的材料去除作业，了解机床、砂轮参数对刃口质量的影响是极其重要的。本研究所介绍的一种方法有助于了解这些影响。所得出的结论对确定通过改善刃口质量提高刀具性能和使用寿命的参数可能是有益的。     

聚晶金刚石刀具研磨质量及去除机理研究

针对聚晶金刚石（PCD）刀具的研磨质量问题,选择刃口钝圆半径、刃口缺陷度、后刀面粗糙度作为评价指标进行工艺参数的优化试验,并分析PCD的研磨去除机理。结果表明:工作台调定压力对刃口钝圆半径影响最显著;金刚石砂轮对刃口缺陷度影响最显著;砂轮转速对后刀面粗糙度影响最显著。选择4/5陶瓷基金刚石砂轮、1 000 r/min砂轮转速、170 N工作台调定压力可以获得研磨质量较高的PCD刀具。试验条件下,PCD的主要去除方式为划擦作用与微细破碎。1 000 r/min砂轮转速、170 N工作台调定压力下的微细破碎在保证较小刃口钝圆半径与刃口缺陷度的同时,可以获得相对平整的PCD表面。      

微复制金刚石研磨片对玻璃加工质量的影响

利用固结式微复制金刚石研磨片(Trizact Diamond Tile,TDT)对不同玻璃进行减薄研磨,确定不同粒度金刚石TDT的磨削去除率;研究了研磨后的玻璃加工质量,测量了玻璃表面粗糙度及玻璃亚表面损伤层的状态。同时用9μm粒度碳化硅浆料做对比研磨试验。结果表明,同样粒度的金刚石TDT与传统的碳化硅浆料研磨相比可以得到更高的磨削去除率,减少玻璃亚表面损伤层,降低粗糙度。对于康宁玻璃,9μm粒度的TDT可以达到95μm/min的磨削去除率,是同粒度碳化硅浆料研磨的2倍多;Ra可以达到0.37μm,明显好于碳化硅浆料研磨;亚表面损伤也减轻很多。采用2μm粒度的TDT研磨后可获得Ra0.09μm、接近透明的表面。     

刃口钝化对PCD刀具铣削钛合金表面粗糙度与刀具寿命的影响

本文通过4种钝化值PCD刀具在不同切削参数下铣削钛合金试验,研究了刃口钝化对工件表面粗糙度与刀具寿命的影响。试验中使用触针式表面粗糙度仪检测工件表面粗糙度值,利用超景深显微镜观察刀具刃口磨损状况,并以刀具后刀面磨损量大于0.2 mm或刃口崩缺时的切削距离表示刀具寿命。结果表明:钝化PCD刀具铣削钛合金表面粗糙度大于未钝化PCD刀具,表面粗糙度随钝化值增大而增大;钝化PCD刀具铣削钛合金刀具寿命高于未钝化PCD刀具,刀具寿命随钝化值增大呈先提高后降低的趋势,当钝化值为15μm时,刀具寿命最高。     

Lapping of Single Crystal Diamond Tools

Lapping is the key technology used in manufacturing process of diamond tools and diamond Jewels. Because of the strong anisotropism and super hardness of diamond, the material removal rate is very small in its lapping process. The Influence of the crystal anisotropism on removal rate in diamond lapping is discussed in this paper. A new diamond crystal orientation method by using laser diffraction is presented, which can not only be used for the crystal orientation, but also for the indication of ‘soft’ directions on crystal planes in lapping. The mechanism of removal rate anisotropism in diamond lapping is investigated, and a new explanation for the reasons is proposed. It is pointed out that the variation of inclination angle between Inside (111) plane (cleavage plane) and lapping surface causes the difference of friction coefficient and removal rate in diamond lapping. Furthermore, a new method using ultrasonic vibration for diamond lapping was developed to improve the removal rate.     

CVD金刚石涂层硬质合金刀具的研究进展

概述了CVD金刚石涂层硬质合金刀具的研究现状及存在的问题,重点对近五年CVD金刚石涂层硬质合金刀具基体预处理方法、涂层内应力的表征方法等方面的研究现状进行了综述。     

沉积温度对硬质合金金刚石涂层附着力影响的研究

采用压痕实验、扫描电镜与激光Raman光谱分析,实验研究了酸浸硬质合金基底上金刚石涂层的附着力随沉积温度的变化.结果表明,涂层质量随沉积温度降低而显著恶化,涂层应力则随沉积温度提高而上升.从提高涂层附着力的角度考虑,存在一个最佳沉积温度.在较低的沉积温度下,涂层自身的质量较低、力学性能较差,在载荷作用下易于破坏.提高沉积温度,涂层自身的质量可得到改善,但基底中的钴向基底表面扩散的倾向加大,而且热应力增大,会严重降低涂层与基底的附着力.除硬质合金基底的预处理工艺外,沉积工艺对金刚石涂层的组织、性能以及附着力均有重要影响.     

New Developments in Laser Sintering of Diamond Cutting Disks

The analysis of techniques and problems in the fabrication of cutting tools based on super hard composites results in a solution by the application of lasers. The results of systematic study of diamond composites sintering with laser radiation are discussed. A mathematical modeling of the heat transfer process at high speed laser beam scanning has resulted in connections between working conditions and irradiated material characteristics. Experimental results of the influence of the laser parameters on the diamonds strength, the reliability of their fixing and composite materials structure changes are demonstrated. The possibilities to use new bonding materials based both on iron or other metals to improve the workability of the cutting tools are discussed.     

CVD金刚石薄膜涂层刀具切削性能研究

本文采用不同涂层工艺的ＣＶＤ金刚石薄膜刀具切削高硅铝合金,观测比较刀具的磨损过程、磨损与破损形貌及工件表面粗糙度,分析ＣＶＤ金刚石薄膜刀具切削主崖裂口合金的磨损机理和失效原因。研究结果可为涂层工艺的提供了理论依据。     

基于微磨削方法的微织构刀具制备与切削性能研究

目的研究表面微织构对硬质合金刀具切削性能的影响。方法采用微磨削方法在硬质合金刀具前刀面加工出具有不同结构参数的横向、纵向和交叉微织构,通过AL6061切削试验和有限元切削仿真,研究表面微织构对硬质合金刀具的切削温度及刀具磨损的影响。结果采用V形金刚石砂轮微磨削方法能够加工出几何形状规则且表面质量良好的表面微织构。与无织构刀具相比,微织构刀具的切削温度明显降低,高温区域明显减少,其中横向织构刀具降温效果最为显著。微织构刀具的切削温度随沟槽间距的增大而升高,沟槽间距为150μm时,切削温度最低。表面微织构能够有效减轻刀具前刀面的粘结磨损,横向织构刀具减摩抗粘效果最好,且采用较小的沟槽间距更利于减轻刀具的粘结磨损。随着切削速度的增加,表面微织构的抗粘结作用更加明显,当切削速度为150 m/min时,沟槽间距为150μm的横向织构刀具的切屑粘结面积最小。结论在横向、纵向和交叉织构刀具中,沟槽间距为150μm的横向织构刀具切削性能最好,即降温效果、抗粘结性能最为显著。     

切削速度对微织构刀具切削力的影响

目的 研究微织构刀具在不同切削速度下切削力的变化规律,从而改善刀具的切削性能。方法 利用激光技术在PCBN刀具前刀面进行微织构处理,加工微槽宽度分别为30、40 μm的垂直微槽和平行微槽,并选择60、72、85 m/min三种不同的切削速度,分别用微织构PCBN刀具干式切削AISI 52100材料,使用测力仪收集切削过程产生的主切削力、径向力和轴向力。结合有限元仿真技术,设置与实际切削试验相同的切削用量、微织构刀具材料和工件材料等切削条件,从刀具表面应力角度分析微织构刀具在不同切削速度下的切削力变化,并与切削试验结果进行对比。结果 在不同的切削速度条件下,不同微织构刀具产生的切削力受切削速度的影响程度不同。30 μm垂直微槽和40 μm平行微槽PCBN刀具在较高的切削速度下均能取得较小的切削力,切削速度的变化对主切削力、径向力和轴向力的影响均较大。结论 随着切削速度的增大,垂直微槽和平行微槽可有效减小主切削力和径向力。在相同的切削速度下,垂直微槽比与平行微槽更有利于获得较小的切削力。试验结果对微织构PCBN刀具切削淬硬钢材料奠定了基础。     

高温合金切削刀具的研究现状及进展

高温合金具有较高的强度、抗高温氧化性等性能,被广泛应用于各种领域中,其加工时切削温度高、加工硬化严重、刀具磨损严重,是最难加工的材料之一。本文综述了国内外高温合金切削刀具的研究现状。阐述了高温合金的切削特性,重点对高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、PCVB这几类高温合金切削刀具材料的研究现状进行了分析;同时,也对国内外切削高温合金刀具的结构、切削加工工艺参数以及磨损机理的研究现状进行了概述。在此基础上,发现高温合金切削刀具虽然已经研发设计出了多种新刀具材料、新切削工艺参数,但仍然需要进一步了解影响刀具性能的因素及刀具磨损机理。因此,本文提出了建立评估刀具使用性能体系和研发高性能的刀具材料是高温合金切削刀具的主要研究方向。     

金属陶瓷刀具切削铸铁的磨损机理研究

利用真空烧结工艺制备了纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷刀片。进行铸铁的单因素切削试验,并利用SEM、EPMA对金属陶瓷刀具的磨损失效机理进行了详细的研究。结果表明:纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷刀片只适宜小切削用量下铸铁的切削加工,切削铸铁时主要以磨损的形式失效,其主要的磨损失效机理是冲击磨损和崩碎切屑的研磨。     

Cutting Performance and Mechanism of RE Carbide Tools

In receni ten years, a series of grades of REcemented carbide tool materials, including P, Mand K grouPs, were made and obtained conuner-cial availability in China.This paPer is aimed to verify the overall cut-ting performance of RE carbide cutting toolthrough systematic exPerimenis, such as toollives, cutting force, tool-chiP friction coefficiefltand intemiPted machining. The action of ascarbide tool was identified with the aid of scan-ning electron microscope and energy specboanalysis.1…