钎焊套料钻钻削碳纤维增强复合材料层合板出口撕裂缺陷的成因分析

针对碳纤维增强复合材料钻孔时钻头寿命短、易产生加工缺陷等问题,将钎焊金刚石套料钻应用于碳纤维增强复合材料的钻削加工中。为更好地说明钎焊金刚石套料钻的加工性能,选取了复合材料钻削中常用的金刚石涂层麻花钻进行比较,并选择了实际加工中严重影响加工质量的出口撕裂缺陷进行成因分析。通过检测与分析出口处加工质量,得到以下结论：对于不同结构形式的钻头,仅依靠轴向力及扭矩并不能判断是否产生撕裂缺陷;在相同工艺参数下,钎焊金刚石套料钻的轴向力及扭矩均小于金刚石涂层麻花钻的轴向力及扭矩,使用钎焊金刚石套料钻更有利于减少撕裂缺陷,提高加工效率。     

钎焊金刚石薄壁小孔钻研制

以Ni-Cr合金为钎料,分别用真空加热和高频感应加热两种方式进行了金刚石磨粒与0Cr18Ni9不锈钢基体的钎焊,制作了基体外径为3 mm的薄壁小孔钻头。进行了半钢化玻璃钻削试验,用扫描电子显微镜观察钻削试验前后钻头的微观形貌。结果表明:两种钎焊工艺皆实现了金刚石磨粒的高强度连接;加热源不同及金刚石磨料出露高度差异性是影响钻头磨损方式的主要因素;为确保钻头的寿命和高效,磨粒出露高度应控制在其自身高度的50%-60%之间。     

两种钻头高速钻削碳纤维复合材料时的钻削力与钻削温度对比

采用金刚石涂层钻头和硬质合金麻花钻头对单向T800碳纤维复合材料进行高速钻削试验,对比分析了两种钻头在不同转速和进给速度下钻削时的钻削力与钻削温度,并研究了钻削力对制孔质量的影响。结果表明:高转速、低进给速度能有效提高孔的加工质量;在相同加工参数下,与硬质合金麻花钻头相比,用金刚石涂层钻头钻削时,钻削轴向力减小40%,钻削温度至少降低17%,更适合钻削碳纤维复合材料。     

钎焊金刚石刀具钻削新型复合板试验

为解决新型“三明治”复合层板“凯芙拉复合材料-特种陶瓷-铝合金”孔加工的难题，文中尝试在Z5125立式钻床上采用电镀金刚石套料钻和最新研制的钎焊金刚石套料钻钻削通孔。试验结果表明：电镀金刚石套料钻仅钻削1／2个孔，金刚石磨料就完全脱落；钎焊金刚石套料钻连续钻削10个孔，切削部位无明显变化，加工效率高且孔表面光滑平整，完全满足技术要求，为新型复合材料层板“凯芙拉复合材料-特种陶瓷-铝合金”孔加工寻到了一条方便、经济、有效的新途径。     

用表面活化技术提高金刚石与镀层的结合性能

分别用活化处理和未活化处理的金刚石磨粒制备了电镀金刚石工具,通过扫描电子显微镜观察金刚石与镀层的结合状况。对氧化铝陶瓷材料进行钻削加工,对比电镀金刚石钻头在耐用度期间的陶瓷材料去除体积。结果表明,经活化处理的金刚石表面沉积分散的钯质点,工具电镀过程中,在金刚石与镀层间的结合面上形成分散的连接点。应用表面活化技术制作电镀金刚石工具,可使金刚石与镀层形成牢固连接,改善镀层与金刚石的结合性能,其氧化铝陶瓷材料去除体积是未经活化处理金刚石电镀钻头的1.5倍,明显提高了电镀金刚石工具的磨削性能和使用寿命。     

钎焊金刚石薄壁钻钻磨氮化硅陶瓷的磨损研究

采用钎焊金刚石薄壁钻进行钻磨氮化硅陶瓷的试验,研究了金刚石粒度、壁厚、主轴转速和钻压对钻头寿命的影响。同时,研究了钎焊金刚石薄壁钻的磨损形态,包括金刚石磨粒磨损和粘结剂磨损。结果表明,钻头寿命随金刚石粒度和壁厚的增大而减小,随主轴转速和钻压的增大而先增大后减小;金刚石磨粒的磨损形态包括磨粒磨平、破碎及脱落,且以磨平为主,脱落较少;粘结剂磨损主要包括粘结剂断裂与流沙形态磨损。     

电沉积金刚石钻头的结构优化设计与试验

在钻削高硬度材料时，钻头结构的合理选择关系到工件钻削的加工效率和成本。对钻削过程中的钻头磨损及寿命进行分析，并对不同结构的电沉积金刚石钻头使用有限元软件进行仿真分析及优化，以提高电沉积金刚石钻头在钻削SiC陶瓷材料时的钻削性能。从多个角度分析排屑对于提高电沉积金刚石钻头钻削高硬度陶瓷材料的可钻削性和钻头寿命的重要性，通过两种试验得出钻削扭矩、钻头磨损、工件表面质量与钻头结构的关系趋势，并据此设计出最佳电沉积金刚石钻头结构。     

电沉积金刚石钻头的研制

本文介绍采用Ni-Co合金电镀液，通过复合电镀方法在麻花钻头表面沉积一层或多层金刚石磨料，对电镀过程中各主要工艺参数的影响进行了试验研究，确定了电镀最佳工艺参数。试验结果表明，所获得的金刚石钻头可以用于玻璃、铁氧体、玛瑙、石材、陶瓷等硬脆性材料的钻削加工。本文对加工机理作了初步分析。     

碳纤维复合材料高速钻削实验研究

研究了硬质合金钎焊金刚石钻头高速钻削碳纤维复合材料时钻削力、扭矩的变化规律,得到了进给量、切削速度对钻削力和扭矩的影响规律。对钻削力和扭矩实验结果进行了回归分析得到了钻削力和扭矩的指数公式。     

电沉积金刚石钻头工艺研究

本文采用Ni-Co合金电镀液,通过电沉积方法在麻花钻头表面沉积一层或多层金刚石磨料,试验结果表明,所获得的金刚石钻头可以用于玻璃、铁氧体、玛瑙、石材、陶瓷等硬脆性材料的钻削加工.本文对电镀过程中各主要工艺参数的影响进行了试验研究,优化了电沉积工艺参数,并初步分析了加工硬脆性材料的机理.     

工程陶瓷材料孔加工技术的试验

立足于传统加工方法 ,考虑加工的经济性、实用性和易操作性 ,采用新研制的单层高温钎焊金刚石套料钻及专用钻套夹具对工程陶瓷材料进行了钻孔加工试验 ,试验结果表明 ,该工艺方法可高效、简便地加工出高质量的陶瓷孔 ,具有实用和推广价值。     

Experimental study on trepanning drilling of the ceramic composite armor using a sintering diamond tool

Laminated ceramic composite armors made of engineering ceramics, fiber-enforced composite, and lightweight alloy are expected to be used widely in armor protection area. However, secondary machining is still a problem for the distinct properties of composing materials, and up to now, few reports can be found out about machining technology. In this work, an experimental study on drilling a typical laminated ceramic composite armor by using a special sintering diamond thinwall trepanning tool has been carried out deeply. To improve the machining efficiency, process parameters including the spindle speed and the axial force have been optimized through drilling experiments. Moreover, the three phases of the whole drilling process of the typical ceramic composite armor is proposed, and the machining mechanism and chip forms in each phase have been analyzed. Also, diamond tool skidding phenomena whether at hole exit or during drilling middle engineering ceramics have been explored, and the skidding mechanisms are presented. In addition, the surface quality of a hole wall machined has been studied, and an advisable measure is given. Results achieved in this paper can provide a technical base for diamond trepanning tool drilling similar laminated ceramic composite armors.     

钎焊金刚石工具性能影响因素研究

钎焊金刚石工具的性能直接影响被加工工件的加工质量及工具寿命。通过对钎焊金刚石不同钎料、钎焊气氛、钎焊金刚石界面结构与微观形貌的研究,得出不同钎料和钎焊气氛对钎焊金刚石工具的作用实质为产生了不同的钎焊金刚石界面结构与微观形貌。钎焊金刚石界面结构与微观形貌是影响金刚石工具性能直接原因。     

特种金刚石钻头的研制

介绍一种新研制的能把超声振动和金刚石磨粒磨削结合在一起的特种金刚石钻头。阐述了该钻头的钻削机理及设计制作过程。试验表明，该钻头是钻削工程陶瓷、宝石等硬脆材料的理想工具。     

方舱用工程陶瓷材料孔加工技术的试验研究

从加工的经济性、实用性和易操作性考虑,立足于传统加工方法,采用了最新研制的单层高温钎焊金刚石套料钻,设计了专用夹具,对工程陶瓷进行了钻孔加工试验。试验结果表明,这种工艺方法可以高效简便地加工出较高质量的陶瓷孔,具有实用和推广价值。     

金刚石工具中金刚石与金属结合剂之间的界面

金属基金刚石工具中的金刚石与结合剂之间的界面微观结构对结合剂与金刚石的粘结强度、金刚石的出刃状态以及金刚石工具的使用性能和寿命都有重要的影响。本文综述了多层和单层金属基金刚石工具中的碳化物形成元素、稀土元素等在结合剂与金刚石的界面上的作用机理和界面特征的研究进展,其中重点对钎焊单层金刚石工具中金刚石—钎料之间界面的微观结构进行了分析。     

钻削超硬脆材料的研制

介绍了新研制的一种钻削超硬脆材料的钻头,阐明了该钻头的钻削机理,给出了该钻头的设计及制作过程,实验表明,该钻头是钻削工程陶瓷、宝石等硬脆材料的理想工具。     

陶瓷加工专用套料钻的研制

简要介绍了工程陶瓷材料的性能;选择了加工方式和工具材料;分析了套料加工原理;讨论了金刚石套料钻的结构及制作工艺,给出了套料钻的主要性能参数。     

单层钎焊金刚石砂轮的修整实验研究

为满足单层钎焊金刚石砂轮高效精密加工的性能要求,对磨粒有序排布单层钎焊金刚石砂轮的修整进行了实验研究。采用磨粒有序排布的钎焊金刚石修整工具对钎焊砂轮进行了修整,该修整方法通过修整工具粒度的变化以及修整速比的调整来控制砂轮形貌,从而使氧化锆的磨削表面粗糙度达到了精密加工的水平。对砂轮形貌进行了观测统计,数据表明,砂轮磨粒的等高性得到明显改善且避免了磨粒端部的严重钝化。