聚晶金刚石复合片的磨损规律

通过观察切削花岗岩过程中聚晶金刚石复合片(PDC)刀具的磨损过程和磨损形貌,研究PDC刀具的磨损规律。研究结果表明:切削花岗岩时,受切削力及其冲击的作用,PDC刀具产生近乎平行岩石表面的磨损形式,磨损机理为机械作用引起聚晶金刚石层微观裂纹产生并扩展而导致的金刚石颗粒的微观破碎。     

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。     

PCD刀具加工强化复合地板中磨损行为的断裂力学研究

本文首先利用断裂力学的理论，分析了聚晶金刚石刀具切削过程中的沿晶和解理两种磨损特征及其形成过程。通过采用SYNDITE聚晶金刚石刀具对Al2O3颗粒表层强化复合地板的切削加工实验，验证了理论分析的正确性。研究表明聚晶金刚石刀具铣削Al2O3表层强化复合地板的过程中，刀具的磨损特征主要由沿晶磨损和解理磨损组成。并且，理论和实验结果表明刀具的磨损特征受到金刚石晶粒尺寸的影响。粗粒度聚晶金刚石易产生解理磨损形貌，细粒度的聚晶金刚石易产生沿晶磨损形貌。同时，研究表明微观裂纹特征对聚晶金刚石刀具的磨损起着重要的作用。     

单晶硅超精密切削的刀具磨损试验研究

针对单晶硅超精密切削过程中金刚石刀具磨损问题,对单晶硅进行超精密车削试验。通过观察金刚石刀具磨损演变过程,分析刀具的磨损过程对表面加工质量的影响,得到刀具磨损机理。结果表明,在超精密切削单晶硅过程中,随着切削距离的增加,刀具磨损面积逐渐增加,加工过程中产生的碳化硅及类似金刚石碳颗粒与刀具后刀面发生划擦造成磨粒磨损;同时,由于交变载荷作用导致的应力疲劳现象,进而伴有解理断裂产生。当切削路程小于4km时,加工表面的粗糙度Ra值在200nm以内,切削路程大于8km时,表面粗糙度Ra值在350nm~400nm之间。     

刀具前角对聚晶金刚石刀具磨损过程的影响

为了研究刀具前角对聚晶金刚石刀具磨损过程的影响,采用两种不同前角的聚晶金刚石刀具进行各向同性热解石墨切削加工试验,对刀具磨损过程、磨损机理和表面加工质量进行了分析对比研究。通过对试验结果的研究分析表明:两种不同前角的聚晶金刚石刀具磨损都主要发生在后刀面,切削刃都出现了崩刃现象。刀具磨损区域都出现了平行沟槽式的磨损形貌,但是出现的时间存在明显差异。磨粒磨损是这两种不同前角的聚晶金刚石刀具的主要磨损机理,前角为5°的聚晶金刚石的磨损机理还包括冲蚀磨损。与前角为5°的聚晶金刚石刀具相比,前角为-20°的聚晶金刚石刀具具有较好切削加工性能。     

CVD金刚石涂层刀具在石材铣削中的磨损特性研究

为了揭示CVD金刚石薄膜涂层刀具在硬脆材料切削中的刀具切削性能与磨损机理,利用不同沉积参数下的金刚石涂层刀具对天然石材进行了高效铣削实验。针对金刚石涂层刀具和未涂层硬质合金刀具的磨损周期和切削性能,分析刀具切削力和工件表面粗糙度随后刀面磨损面积的变化规律,总结刀具磨损机理。实验结果表明:金刚石涂层刀具切削寿命高于未涂层硬质合金刀具;金刚石刀具的磨损周期可以分为初始磨损区、稳定磨损区和加剧磨损区3个阶段,其中甲烷浓度为1%的金刚石涂层刀具寿命较长,切削性能稳定;金刚石涂层刀具的磨损机理主要包括裂纹作用下的涂层剥落、涂层内部晶间断裂和粘结磨损,其中裂纹作用下的膜-基涂层剥落磨损为刀具失效的主要磨损机制。     

CFRP切削加工中刀具磨损研究进展

从不同类基体材料的未涂层、涂层刀具2个方面,综述了CFRP切削加工用刀具的磨损部位及形式。现有研究均以宏、微观实验观测为主,宏观上,磨损位置以后刀面磨损及切削刃钝化最为常见;微观上表现为纤维硬质点与刀具间摩擦所致的磨粒磨损,随着切削温度、速度的提高,同时伴有粘着、氧化磨损。整体来说,金刚石类刀具耐磨性表现最佳,尤其适用于连续切削加工的场合。高强、高硬纤维高频刮擦作用下的磨粒、疲劳磨损仍是该类刀具磨损的主要威胁。当前所采用的辅助工艺(冷却气体、微量润滑、超声振动等)、涂层材料改性、微结构等方法,在一定程度上改善了摩擦条件,抑制了刀具磨损,但仍难以满足CFRP连续高质高效加工需求。可见,如何从微纳观多尺度方向深入研究金刚石类刀具的磨损机理及抑制策略,是CFRP高质高效加工的亟需。     

PCD和CVD金刚石刀具切削性能对比及失效机理初探

通过切削实验,观察切削前后刀具的表面和刃口形貌、金刚石刀片组成成分、以及被加工工件表面粗糙度,比较两种刀具的切削性能,探讨其失效机理。结果表明:在同等条件下,CVD金刚石刀具的切削性能要明显优于PCD刀具。在车削过程中,PCD刀具的失效机理主要是结合剂与被加工材料中化学成分发生化学反应使结合剂流失,导致刀具结构疏松,从而导致磨粒团脱落。CVD刀具的失效机理为产生变质层磨损。切削过程中随着加工时间的进一步延长,切削区温度不断升高,当达到热化学反应温度时,就会在刀具表面形成变质层,从而带来切削过程中刀具的磨损;同时高温状态下CVD金刚石的晶界疲劳破坏,也可能会造成CVD金刚石刀具的磨损失效。     

超硬刀具材料的研究进展

随着金刚石和立方氮化硼刀具市场的持续增长 ,原材料供应商的技术也在不断地发展。过去 4 0年的发展表明 :对刀具制造商来说 ,天然金刚石不再是日益发展的超硬材料系列中唯一可以选用的材料。在这篇综述性文章中 ,Ｄｒ .Ｉ .Ｅ .Ｃｌａｒｋ和Ｐ .Ｋ .Ｓｅｎ研究了金刚石刀具材料使用者所面临的刀具选择的多样性问题 ,并试图阐明各种刀具材料的应用范围。1　引言天然金刚石作为切削刀具已有几百年的历史了。在本世纪五十年代人工合成金刚石磨粒的出现之后 ,七十年代制造出了第二类金刚石基的切削刀具 ,即采用高压合成技术制备的聚晶金刚石 (…     

Research Progress of Diamond Tool Machining Technology for Ferrous MetalsEI北大核心CSCD

金刚石刀具是超精密加工最理想的刀具之一,但在黑色金属超精密加工领域“石墨化”导致刀具快速磨损,其应用极大地受到了限制。首先,针对金刚石刀具的磨损机理进行介绍。然后,综述金刚石刀具切削黑色金属的几种常见方法,如刀具表面改性、工件表面改性、低温辅助切削、超声振动辅助切削等,通过研究实例来分析各方法的应用效果和存在问题,并从技术层面分析影响金刚石刀具在黑色金属加工领域发展的关键因素。最后,对金刚石刀具切削黑色金属未来的发展趋势进行探讨。总结金刚石刀具在黑色金属领域的加工方法,分析加工黑色金属时抑制金刚石刀具磨损的核心技术,对黑色金属的精密超精密加工具有重要的引领和推动作用。     

聚晶金刚石刀具磨损研究综述

研究刀具的磨损机理及磨损规律，对于改善切削加工的工艺参数，提高刀具的耐用度和加工生产率，研制新型的刀具材料以及合理地选择刀具材料，提高被加工工件的表面质量，具有一定的理论与实际意义，本文在国内外关于聚晶金刚石刀具磨损机理研究的基础上，详细阐述了聚晶金刚石刀具的磨损形态，磨损成因以及磨损规律，同时提出了该研究领域目前仍然存在急待解决的问题。     

基于切削技术的金刚石刀具磨损特征分析

金刚石刀具的磨损情况决定其使用寿命。用金刚石PCD刀具切削6061-T6镁铝合金工件,通过不同切削速度、切削深度、振动频率、刀具后角时的切削力及切削温度变化,研究不同刀具前后角、进给量、切削转速时的工件表面粗糙度及刀具磨损面积。结果表明:金刚石刀具的切削力和切削温度随切削速度、切削深度的增加而增大,随振动频率的增加而减小;刀具后角增大,金刚石刀具的切削力呈先下降而后缓缓上升趋势,但对切削温度的影响很小。当刀具前角为10°,刀具后角为8°,切削速度为0.46?m/s,切削深度为28?μm,进给量为0.10?mm/r,切削转速为4100?r/min,振动频率为22?kHz,切削振幅为9?μm时,金刚石刀具的磨损面积最小,磨损程度最低,使用寿命最长,但工件的表面粗糙度稍高。      

CVD金刚石厚膜刀具耐磨性的试验

本文简要介绍了ＣＶＤ金刚石刀具的特点，重点进行了ＣＶＤ金刚石厚膜刀具与国内外ＰＣＲ刀具的耐磨性对比试验。结果表明，ＣＶＤ金刚石刀具有优异的耐磨性，但韧性略低。     

刀具磨损及涂层刀具抗磨机理探析

通过考察金属切削过程的微观变形对刀具的作用,分析了刀具的磨损类型及其磨损机理。综合国内外涂层刀具的研究成果,运用现代磨损理论,阐明了涂层刀具的抗磨机理。     

PCD刀具加工有色金属的研究

本文主要研究PCD刀具加工有色金属时刃口及后刀面的刃磨质量对切削表面质量的影响。首先对PCD刀具切削有色金属模型进行了分析研究,然后分别采用金属结合剂金刚石砂轮、树脂结合剂金刚石砂轮和陶瓷结合剂金刚石砂轮刃磨出三把不同质量的PCD刀具进行了切削对比试验,并用扫描电镜对切削表面微观形貌进行了观察分析,发现加工有色金属时,PCD刀具后刀面与刃口刃磨质量对切削表面质量有着同等重要的影响作用。     

铣削大理石切削参数对PCD刀具磨损的影响

目的探索PCD刀具磨损机理,以延长刀具使用寿命。方法设计正交试验,研究不同加工参数切削大理石对刀具磨损的影响情况。分析主轴转速、进给速度与切削深度对PCD刀具磨损量的影响规律,以优化切削参数来减小刀具磨损量。根据经验公式,建立单位时间刀具磨损量和固定行程磨损量模型。通过对试验过程刀具振动情况记录,结合刀具实际磨损情况,给出了刀具磨损等级。结果主轴转速的提高可以减少刀具磨损量,进给速度的增大会加剧刀具磨损,而切削深度小于1 mm时,其对刀具磨损量的影响很小,但切削深度大于1 mm时,继续增大切削深度会使刀具快速磨损。利用预测模型能够很好地对刀具磨损情况进行预判,根据磨损等级,得出刀具与机床发生共振时磨损最为严重,在刀具表面产生了明显的犁沟、磨损以及金刚石颗粒脱落。结论在实际加工中,通过提高主轴转速、降低进给速度以及减小切削深度有助于增强刀具的耐用度,避开共振切削参数可以有效降低刀具磨损,主轴转速、进给速度、切削深度分别为12000r/min、500 mm/min、0.5 mm时的切削效果较佳,有最小的刀具磨损量。     

切削SiCp/6005Al复合材料的PCD刀具磨损

为研究SiCp/6005Al切削时的刀具磨损机制及刀具磨损对切削力、切削温度、工件表面质量的影响，进行不同转速V和不同进给速度f下的切削试验，观察每组试验刀具切削后的磨损形貌，并通过监测动态切削力和切削温度来探究刀具的磨损机制。结果表明：工件转速提高使切削温度明显升高，但对切削力的影响很小；进给速度提高使切削力明显升高，而切削温度的变化范围较小。改变进给速度带来的力载荷变化是影响前刀面磨损的主要因素，改变工件转速带来的切削温度变化是影响后刀面磨损的主要因素。此外，刀具磨损是磨粒磨损、黏结磨损的综合作用结果，且刀具磨损会对切削力、切削温度和加工表面质量产生不利影响。     

车削45%SiCp/Al复合材料刀具寿命及磨损机制研究

为探索金刚石刀具(PCD)和涂层硬质合金刀具加工45%SiCp/Al复合材料时的刀具磨损、切削力、表面粗糙度的变化规律,对45%SiCp/Al复合材料进行了切削试验。分别使用三向测力仪对切削力进行测量,光学显微镜对刀具磨损进行了观察和测量。分析了PCD和涂层硬质合金刀具磨损的演变过程及刀具磨损对切削力、表面粗糙度的影响规律。研究结果表明,对于PCD刀具,前刀面磨损形式依次为晶粒脱落、磨粒磨损、粘结磨损并存在崩刃。后刀面的主要磨损形式为磨粒磨损,并伴有积屑瘤的产生。硬质合金刀具前刀面磨损形式依次为涂层脱落、磨粒磨损,后刀面出现严重磨粒磨损并且出现粘附现象,用PCD刀具切削45%SiCp/Al复合材料,切削力随积屑瘤增长或脱落呈周期性变化。用涂层硬质合金刀具切削时,主切削力是PCD刀具的两倍。对于PCD刀具,表面粗糙度也随积屑瘤呈周期性变化。涂层硬质合金刀具切削45%SiCp/Al复合材料的表面粗糙度大于PCD刀具,并且随切削距离增加急剧增长。     

钢结硬质合金GT35切削去除机理研究

为研究金刚石磨粒刀具切削钢结硬质合金GT35的微观刻划过程与材料去除机理,以单颗粒金刚石刻划实验为研究手段,分析其微观切削力的影响因素及材料的微观去除过程。通过单颗粒金刚石变切深实验发现,切削力与切痕截面积之间呈线性关系,获得的线性比例系数k的估计值可通过单颗粒金刚石等切深实验修正。随后,通过扫描电镜对GT35材料表面切痕形貌进行观测,并用激光共聚焦显微镜对其形貌进行三维建模,研究不同刻划深度下的材料去除模式。结果表明:修正后k(F_x)为0.026 29 N/μm2（R₁=0.990 46）,k(F_z)为0.046 42 N/μm2（R₂=0.994 08）; 调质GT35材料在多种切深下均以塑性去除为主,其中切痕底面呈现明显塑性剪切去除状态,切痕边缘位置呈现一定的脆性断裂状态。刀具在切削过程中会在刀尖处形成材料堆叠死区,引起刀具崩刃及磨损,且切痕表面形貌的形成与刀具磨损密切相关。      

金刚石刀具微纳米切削单晶镍亚表面损伤

采用分子动力学软件Lammps研究金刚石刀具微纳米切削单晶镍的微观动态过程，分析不同切削方向和不同切削深度下单晶镍微纳米切削过程中缺陷的类型、切削力和损伤的关系以及位错线的演化规律。结果表明：刀具的挤压和剪切作用使单晶镍工件产生高压相变区和非晶区，其亚表层存在原子团簇和位错滑移。沿[100]晶向切削，切削力最小，且位错损伤层厚度最小为2.15 nm；沿[111]晶向切削，表面层的质量最好，但损伤层厚度最大为3.75 nm。切削过程中，位错线的总长度整体呈上升趋势，[110]方向去除的原子区域最大，位错线长度最大。切削深度越大，晶体内部的位错滑移和非晶化越严重。