金刚石涂层刀具微细铣削硬质合金的试验研究

硬质合金由于其优良性能被应用于精密模具和耐磨、耐腐蚀零件,是典型的难加工材料。CBN、金刚石等超硬刀具的出现,使得直接切削加工硬质合金成为可能。本文采用金刚石涂层刀具进行微细铣削硬质合金的试验研究,分析了加工过程中的切削力、表面质量以及刀具磨损。     

CVD金刚石涂层刀具切削性能的试验研究

金刚石薄膜具有高硬度、低摩擦系数、高耐磨性和高导热性能。文中通过用金刚石薄膜涂层刀具对含硅量不同的硅铝合金进行干切削试验,探讨其切削性能。     

CVD涂层刀具高速铣削大理石试验

为了探索高速铣削大理石的切削特性,改善大理石加工表面质量,使用CVD氮化钛涂层刀具进行高速铣削大理石试验。通过显微镜观测刀具磨损表面,并采用网格法计算出刀具磨损面积,探讨切削参数的改变与刀具磨损情况的关系;利用粗糙度测试仪检测大理石加工表面粗糙度,研究切削参数对大理石加工表面质量的影响。最终得到刀具磨损量和大理石表面粗糙度均与切削速度负相关,与进给速度和切削深度正相关。试验结果表明:所建立的数学模型显著性很高,能够较准确地揭示刀具磨损量和大理石表面粗糙度与切削参数间的关系,为合理选择切削参数以提高大理石加工表面质量提供了一定理论基础。     

微细铣削6061铝合金的刀具磨损试验研究

为了指导获得稳定的高精度微细铣削,以微细铣削中刀具的侧刃磨损带宽度及切削力为指标,进行了微细铣削刀具侧刃磨损研究。以航空电子领域应用广泛的6061铝合金为工件材料,设计进行正交试验,发现刀具侧刃的主要磨损形式是涂层脱落和刀尖破损,磨损机理是粘结磨损;关键铣削参数对刀具磨损的影响程度大小依次为:径向切深a_e、每齿进给量f_z、轴向切深a_p;关键铣削参数对铣削力的影响程度大小依次为:每齿进给量f_z、轴向切深a_p、径向切深a_e;获得了优化参数组合为a_e=0. 3 mm,fz=1μm/齿,a_p=0. 15 mm。研究结果有助于微细铣削中刀具磨损机理的深入研究,也为合理选用微细铣削参数提供了一定的理论指导。     

CVD金刚石厚膜焊接刀具的试验研究

提出一种制作CVD金刚石厚膜焊接刀具的新工艺。采用电子辅助化学气相沉积法 (EACVD)制备直径10 0mm、厚度 0 8～ 1mm的金刚石厚膜 ;通过对金刚石刀头表面进行金属化处理 (化学气相沉积W膜 ) ,改善了金刚石的耐高温性及与低熔点合金焊料的浸润性 ,可在大气环境下实现金刚石刀头与刀架的焊接。车削试验结果表明 :用新工艺制作的金刚石刀具适用于精密加工     

CVD金刚石厚膜刀具切削性能的试验研究

分析了CVD金刚石厚膜刀具材料的性能特点 ,对CVD金刚石厚膜车刀进行了精密切削和难加工复合材料切削试验 ,结果表明 :CVD金刚石厚膜刀具加工铝合金的表面粗糙度可达Ra0 0 5 μm ;切削难加工复合材料时刀具耐磨性和使用寿命明显优于硬质合金刀具、PCBN刀具和PCD刀具     

PCD刀具微细铣削硬质合金刀具磨损研究

使用PCD刀具进行微细铣削硬质合金的刀具磨损试验,研究了PCD微细铣刀的磨损形态和磨损机理。结果表明,PCD微细铣刀的磨损主要集中在刀尖和底刃上,造成刀具磨损的原因主要包括粘结磨损、磨料磨损以及微崩刃。刀具磨损导致硬质合金加工表面粗糙度逐渐增大。     

CVD金刚石厚膜刀具的耐磨性试验

介绍了ＣＶＤ 金刚石刀具的特点,进行了ＣＶＤ 金刚石厚膜刀具与ＰＣＤ 刀具的耐磨性对比试验,结果表明ＣＶＤ 金刚石厚膜刀具的耐磨性明显优于ＰＣＤ 刀具,但韧性略低。     

微细铣削毛刺宽度仿真与试验研究

作为一种重要的微小型精密零件加工工艺,微细铣削在铣削过程中产生的毛刺严重影响其加工质量及加工效率。为有效减小微细铣削过程中的毛刺尺寸,运用有限元分析软件DEFORM对微细铣削不锈钢材料的关键因素(轴向切深、每齿进给量、主轴转速及径向切深)进行有限元分析,得出了毛刺尺寸最小的优化铣削参数,并通过微细铣削试验验证了有限元分析结果的正确性及合理性,说明有限元仿真可以有效指导铣削试验,从而降低试验成本,提高试验效率。     

金刚石涂层刀具铣削高硅铝合金的铣削性能试验研究

针对新型工程材料高硅铝合金的切削性能进行研究,采用金刚石涂层刀具对含硅量50%的高硅铝合金CE11进行铣削加工性能试验,通过单因素分析法和正交试验分析法得到金刚石涂层刀具铣削CE11的最佳铣削参数,并对其进行优化。     

碳纤维复合材料专用CVD金刚石涂层刀具的制备及试验研究

碳纤维增强复合材料(简称碳纤维复合材料)是以石墨纤维或碳纤维为增强材料的复合材料,具有耐磨性好、耐高温、强度高、密度小、比刚度高和低温性能好等优点,但在钻削过程中易使普通的硬质合金刀具磨损。而金刚石涂层刀具在钻削较硬金属材料和非金属材料时,具有良好的切削加工性。通过CVD金刚石刀具与普通的硬质合金刀具对碳纤维复合材料的钻削试验对比以及两种刀具的磨损研究可以得出,CVD金刚石涂层刀具的钻削性能明显好于普通的硬质合金刀具。     

CVD金刚石刀具的制备工艺研究

详细介绍了CVD金刚石厚膜刀具和涂层刀具的制备工艺，分析了目前制约CVD金刚石刀具制造和工业化过程的关键技术问题，制备出的CVD金刚石刀具满足了高硅铝合金等难加工材料的加工需求。     

CVD金刚石刀具制备情况及应用

为扩大金刚石大刀具应用领域,1982年日、美两国相继开发出金刚石膜涂层刀具。它是利用CVD法,使金刚石晶体沉积在钨、钴类(常用K10)硬质合金或氮化硅陶瓷等基体上,如图1所示。可合成厚度小于30~50μm薄膜涂层,或做成大于0.5mm的厚膜,直接作为刀片坯料焊接到刀具上。它是一种化学气相沉积法制成的全晶质多晶纯金刚石材料,其晶粒之间的间隙为基团间隙。它一般呈膜状附着于基底表面,故又常称金刚石膜。CVD金刚石的制备成本远低于大颗粒的优质天然单晶金刚石,可以大面积化和曲面化,具有与天然金刚石完全相同的结构。表1为天然金刚石、PCD和CVD金刚石有关机械性能对比数据。图1CVD金刚石膜的SEM图片由表1可以看出,CVD金刚石刀具与PCD刀具相比,PCD刀具中因有钴等金属结合剂,使其更耐断裂,但钴会降低PCD的硬度,对腐蚀敏感(特别是加工塑料时),钴在高温时会加速金刚石向石墨的转变,故PCD刀具适合于粗加工和要求刀具有较高断裂韧性的场合。CVD金刚石刀具不用金属结合剂,纯度接近100%,故硬度、耐磨性和热导率更高,磨表1机械性能对比性能天然金刚石PCD CVD金刚石HV硬度(GPa)90~1005083杨氏模量(GP...     

CVD金刚石涂层刀具高效铣削天然理石的切削特性实验研究

为研究天然理石切削过程中刀具切削力与切削质量变化特性,利用CVD金刚石薄膜涂层刀具和未涂层硬质合金刀具进行高效铣削实验。基于刀具-工件几何接触关系,推导铣削力数学模型,分析不同类型刀具切削力、工件表面粗糙度随切削参数和切削时间变化特性。研究表明:金刚石涂层刀具切削力明显小于未涂层硬质合金刀具,2种类型刀具的切削力随切削参数的变化特征基本相同;随着切削时间的增加,刀具切削力变化分为4个阶段:初始磨合阶段、稳定阶段、过渡阶段和刀具磨损加剧阶段。金刚石涂层刀具切削磨合期和稳定期持续时间为未涂层刀具的3.5倍,切削力和工件表面粗糙度变化比较平稳;未涂层刀具切削平稳期持续时间很短,切削力增长趋势明显,且在切削力增长后期工件表面粗糙度达到2.5μm。     

TC4钛合金微细铣削仿真与试验研究

钛合金由于其高的强度和耐热性、低的导热系数,在微细加工时若切削参数选择不合理容易导致切削力大、加工质量不稳定。在微细铣削加工中,由于刃口半径和尺寸效应的存在,选择合适的切削参数对于切削状态的改善有重要意义。通过仿真和试验对比分析,研究TC4钛合金在微细铣削过程中每齿进给量对切屑变形、铣削力和加工表面粗糙度的影响,以期为改善微细切削状态、提高加工表面质量提供合适的切削参数选择指导。结果表明,在使用刃口半径为2.05μm、刀具直径为1 mm的硬质合金铣刀对TC4钛合金进行微细铣削加工时,微细铣削TC4钛合金切削状态发生转变时所对应的临界每齿进给量为0.8μm/z;微细铣削时每齿进给量应大于此临界值。     

高性能CVD金刚石薄膜涂层刀具的制备和试验研究

采用电子增强热丝EACVD法,以WC-Co硬质合金刀具为衬底制备金刚石涂层刀具,研究了提高涂层附着力的衬底预处理新方法,探讨了抑制Co催石墨化作用的有效措施,提出了改善金刚石薄膜表面粗糙度CVD后处理新工艺。研究结果表明,采用了Ar-H2微波等离子体刻蚀脱碳预处理方法对于提高金刚石薄膜涂层的附着力有明显效果,添加适量粘结促进剂,可有效地抑制CVD沉积过程中钴向表层扩散引起的催石墨化作用。采用分步沉积新工艺是减小金刚石薄膜表面粗糙度的有效方法。所制备的高附着力和低粗糙度的金刚石薄膜涂层刀具切削性能明显改善,对实现高效高精度切削加工具有十分重要的意义。     

CVD涂层刀具高速铣削大理石切削力研究

选定切削参数(切削速度、进给速度、切削深度)设计正交试验,进行CVD氮化钛涂层刀具高速铣削大理石切削力试验,利用测力仪测出各组试验的切削力信号图,分析信号图特征得出切削力值,并记录各组切削力试验结果。分析单一切削参数(切削速度、进给速度,切削深度)对切削力变化的影响规律。采用最小二乘法原理对切削力经验公式回归系数进行参数估计,并对经验公式进行相关性检验,检验结果表明显著性很高。最终通过试验结果得出:切削力随着进给速度和切削深度的增加而增大,随着切削速度的增加而减小;并且切削深度对切削力影响最大,切削速度次之,进给速度对切削力的影响最小。     

CVD金刚石涂层刀具铣削高体分SiCp/Al复合材料特性研究

以65%高体分SiC颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料为试件材料,采用热丝化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)法制备的硬质合金常规(μm级)金刚石薄膜涂层立式键槽铣刀进行铣削试验,研究铣削力的变化规律、工件表面的微观形貌,以及刀具的磨损和刀具寿命,并与未涂层硬质合金铣刀进行对比,分析了该材料的铣削机理,评价了金刚石薄膜涂层铣刀的涂层效果。结果表明:在相同的切削用量条件下,金刚石涂层刀具比未涂层硬质合金刀具的各向铣削力降低20%~60%;加工初期,未涂层硬质合金刀具所获得的工件表面质量较好,但在加工中后期,未涂层硬质合金刀具所获得的工件表面质量迅速恶化,而金刚石涂层刀具所加工工件的表面质量较为稳定,刀具寿命比未涂层硬质合金刀具提高了3~5倍,因此,常规金刚石薄膜涂层刀具较适合应用于高体分SiCp/Al复合材料的粗加工或半精加工。     

微细铣削刀具的磨损机理实验

微小型元件在各种领域中都起着至关重要的作用,其加工过程就显得尤为重要。本文以高速微细铣削实验为基础,研究了微细铣削过程中刀具磨损的机理。验证了切削用量三要素中的切削速度这一单一要素的改变对刀具磨损产生的影响,根据实际实验获得的数据和现象进行分析,并得出结论:高速微铣削过程中,在不改变其他条件下,一定范围内切削速度对刀具的影响符合传统加工的规律,即切削速度越大,刀具磨损得越严重,刀具的寿命越短,而超过这一速度的上限值,刀具磨损就相当大。     

微细铣削加工刀具磨损数值模拟的研究

采用商业有限元DEFORM-3D软件,建立了三维微细铣削加工模型,利用该模型动态模拟了硬质合金微径铣刀铣削加工2A12工件时刀具的磨损变化形态。结果表明,与常规刀具磨损形态不同,微径铣刀的磨损主要发生在刀尖处,后刀面磨损形态为近似三角形。针对这一特点,提出利用后刀面刀尖处的最大磨损高度hmax判断微径铣刀磨损量的方法,研究铣削方式对刀具磨损量影响的变化规律。仿真结果可用于预测刀具磨损变化规律,为微细铣削加工参数的优化、微径铣刀的合理选用、设计及进一步有效控制刀具磨损提供研究手段。