金刚石木工刀具电火花磨削参数优化系统的研究

建立了金刚石木工刀具电火花磨削参数优化系统,该系统能对磨削工艺参数进行优势因素分析,实现工艺参数的优化,并预测金刚石木工刀具电火花磨削后的刃磨效果,具有较高的精度.     

聚晶金刚石表面粗糙度灰色组合预测模型

基于金刚石木工刀具电火花磨削的特点,采用灰色系统理论建立了聚晶金刚石表面粗糙度灰色组合预测模型,该模型为多元线性回归模型的一种改进模型。通过聚晶金刚石电火花磨削工艺参数正交设计实验进行了验证,实验结果表明:该模型能够较好地预测出聚晶金刚石的表面粗糙度,预测最大误差为8.67%,能达到工程实际要求。     

聚晶金刚石电火花磨削试验的人工神经网络建模

聚晶金刚石(PCD)由于具有高硬度、高耐磨性和抗腐蚀性等优良的特性,其应用范围日益广泛,但是其成型加工非常困难。目前,聚晶金刚石常用的加工方法有机械研磨和电火花磨削,由于机械研磨效率低、金刚石层厚度不均匀等缺点,其应用受到很大限制。而电火花磨削工艺加工效率高,PCD平面度易于控制,近年来得到了迅速的发展。电火花磨削工艺主要参数如工件极性、脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电压和峰值电流对工艺指标金刚石材料去除率(MRR)均有影响,而一般的方法难以确定工艺参数与工艺指标的关系,本文建立了电火花磨削参数和金刚石材料去除率的人工神经网络模型,该模型对未知工艺条件下的预测结果最大误差为14．29％,基本满足工程实际的需要。     

大面积聚晶金刚石复合片电火花加工温度场及应力场的数值模拟

在研究电火花加工机理的基础上,基于有限元原理,建立了电火花连续脉冲放电磨削聚晶金刚石复合片时的物理模型,对磨削过程工件表面的温度场、应力场分布及工件材料的变形规律进行了模拟分析.研究了脉冲宽度及峰值电流对温度场、应力场分布及复合片变形量的影响规律.结果表明,有限元法是分析大面积聚晶金刚石复合片电火花磨削过程中温度场、应力场及变形的一种有效方法,其计算结果可用来指导制定合理的加工工艺参数以提高加工质量和加工效率.     

聚晶金刚石电火花超声机械复合加工技术研究

聚晶金刚石具有优良的力、热、化学、声、光、电等性能,在现代工业、国防等领域中得到日益广泛的应用。但是,聚晶金刚石硬度高,耐磨性好,其成型加工非常困难,超声电火花机械复合加工技术是一种有效的加工方法。本研究在分析电火花超声机械复合加工原理的基础上,采用青铜结合剂金刚石砂轮实现了聚晶金刚石的超声电火花机械复合加工。实验分析了超声电火花机械复合加工过程工艺参数与加工效果之间的关系,结果表明,脉宽、脉间、峰值电流、超声振幅、开路电压等参数对复合加工过程工艺结果的影响程度较明显。     

聚晶金刚石电火花磨削试验的灰色关联分析

聚晶金刚石(PCD)具有高硬度、高耐磨性和抗腐蚀性等优良的特性，但是其成型加工非常困难。目前，聚晶金刚石常用的加工方法有机械研磨和电火花磨削，由于机械研磨效率低、金刚石层厚度不均匀等缺点，其应用受到很大限制。本文采用BDDG-Ⅲ型聚晶金刚石电火花磨削专用机床对其加工规律进行了研究，并采用灰色关联分析理论阐述了聚晶金刚石电火花磨削试验的分析方法，对电火花磨削主要参数脉冲电源输出峰值电压、间隙电压和电容值对表面质量的影响程度进行了研究，给出了其算法并编制了相关的程序。结果表明，在影响聚晶金刚石加工表面质量的三个主要参数中，脉冲电源输出峰值电压为优势因素，其次为电容，间隙电压为次要因素。     

基于RBF神经网络的电火花线切割加工工艺建模方法研究

根据电火花线切割加工过程的复杂性和随机性，在样本数据的基础上采用径向基函数(RBF)神经网络建立，实现在指定加工条件下的工艺效果预测，并进一步建立电火花线切割加工的优化模型和工艺效果仿真系统。     

基于神经网络的电火花线切割加工工艺仿真研究

针对电火花线切割加工工艺过程的复杂性、系统的非线性、以及加工参数变化而引起的时变性,建立一个准确的数学模型比较艰难,尤其对工艺效果预测与优化更为关键。经过试验利用传统方法和神经网络技术分别建立了电火花线切割加工模型,试验表明神经网络模型充分地反映出加工特性,得到了与实际生产情况相符的电火花线切割加工工艺仿真。并以MATLAB为平台的仿真模块化实现,较大的提高了仿真效率,对以后的实际生产具有重要的指导意义。     

聚晶金刚石工具电火花加工技术简介

聚晶金刚石是一种新型超硬材料。它的硬度和天然金刚石相近,耐磨性比天然金刚石还好,因此在切削刀具。石油地质钻头,拉丝模等方面得到广泛的应用。因聚晶金刚石材料超硬耐磨,所以将其制成各种成型工具的加工技术是近年来世界各国极其重视的科研课题。北京市电加工研究所曹凤国、孙琏妮、李小兵、王燕春等同志根据对聚晶金刚石物理性能的分析,采用不同于普通电火花加工的脉冲波形和工艺参数,大幅度增加放电击穿爆炸力进行放电加工,并研制了BDDG-1型加工聚晶金刚石专用电源设备,从而能高效率、高质量将聚     

聚晶金刚石表面加工质量对比试验研究

为解决聚晶金刚石(PCD)表面加工成型和抛光难题,提高PCD加工效率和表面加工质量,采用电火花粗、精放电加工工艺及金刚石砂轮磨削加工工艺对PCD表面进行加工,并采用SEM、EDS、XRD和Raman等观察分析不同加工方式下PCD的表面形貌、表层组织及结构,对不同加工方式下PCD的显微硬度和耐磨性进行测试,考察不同加工方式对PCD表层微结构与力学性能的影响。结果表明:电火花加工后PCD表面会发生金刚石石墨化,而机械磨削加工后则不会;电火花精加工后PCD的显微硬度和耐磨性分别是5 613 HV 10和Q 5.8×104,机械磨削加工后则分别是5 727 HV 10和Q 5.4×104,二者相比变化不大,而电火花粗加工后的则是4 604 HV 10和Q 4.7×104,性能降低明显。同时提出放电加工后PCD表面变质层的概念,并讨论其变质层产生的原因。      

木工聚晶金刚石刀具高效加工设备及工艺

利用电火花线切割加工技术特点,结合木地板行业聚晶金刚石刀具加工需求,研制出一种适用于木地板行业聚晶金刚石刀具加工的往复走丝电火花线切割机床。针对该聚晶金刚石刀具加工的主要技术要求,对机床的机械结构、脉冲电源、控制系统等进行了整体设计开发,使其具有较好的加工精度和表面粗糙度。     

超大孔径聚晶金刚石拉丝模具单向走丝电火花线切割加工工艺研究

基于试验研究,创新性地提出了采用单向走丝电火花线切割机床对超大孔径聚晶金刚石拉丝模具的孔形进行粗加工。以金刚石粒度为25μm的直径22 mm、厚度20 mm的超大孔径聚晶金刚石拉丝模具为例,进行单向走丝电火花线切割加工定径区、压缩区和安全角的工艺研究,得出了加工工艺曲线,确定了最优加工工艺参数,提高了粗加工效率,确保了良好的孔形精度。结果表明:选择脉冲宽度4μs、脉冲间隔40μs、峰值电流15 A、走丝速度10 m/min时,可获得较满意的加工效果。     

Drilling of graphite/bismaleimide composite material

Drilling study of graphite/bismaleimide composite material was conducted by using different cutter materials (high-speed steel, carbide, and polycrystalline diamond) and drill geometries. It was found that polycrystalline diamond tools outperformed all other tools in terms of minimal surface damage, delamination, and fiber pullout. The drilling forces exerted in machining graphite/bismaleimide were recorded by using a dynamometer, and the morphology of drilled surfaces was evaluated with surface profilometry and optical and scanning electron microscopy. The drilling characteristics were evaluated in terms of cutting forces, tool wear, and surface morphology.     

冲击合成“Carbonado”型聚晶金刚石微粉加载装置设计

对采用炸药驱动平面飞片撞击石墨合成聚晶金刚石微粉的冲击加载过程进行了数值模拟,计算了不同加载条件下飞片的速度历史、石墨中的压力波形以及追赶稀疏波和侧向稀疏波的影响范围。设计了相应的加载装置,可以在石墨样品中产生大于34 GPa的冲击压力,满足合成聚晶金刚石的压力条件。用该装置进行了验证实验,结果表明:合成的金刚石外形基本为球形,颗粒度均匀,粒度中值约为0.25μm,是"Carbonado"型聚晶金刚石微粉。     

图形化CVD金刚石膜的新方法——等离子体辅助固体刻蚀法

金刚石膜是一种具有巨大应用潜力的新型功能材料,但是它极高的硬度和化学稳定性使其难以被加工成型,因此如何对金刚石膜表面进行精确的图形化加工是实现制造金刚石器件的关键技术问题之一.在本研究中,我们用微波等离子体化学气相沉积法制备的金刚石厚膜,在其表面利用氢等离子体辅助刻蚀、铁薄膜的催石墨化作用下,对金刚石膜的形核面进行了选择性的刻蚀.结果表明,该方法具有较高的刻蚀速率(850 ℃,33.8 μm/h),较高的刻蚀选择比,可以对CVD金刚石膜进行较精确的图形化刻蚀,还可通过调节铁薄膜的厚度来实现刻蚀深度的控制.对氢等离子体在整个过程中的作用进行了阐述.     

MPCVD法合成大单晶金刚石的研究进展

单晶金刚石具有诸多多晶金刚石所无法替代的优良性能,是新世纪高端技术领域发展所需的重要材料。随着技术的不断改进,MPCVD法合成单晶金刚石的生长速率、质量和尺寸都有了很大的提高。目前,应用最新的MPCVD技术合成的单晶金刚石,其最高生长速率达到200μm/h,合成尺寸达到英寸级,为单晶金刚石在超精密加工、光学元器件、半导体、探测器等高技术领域的应用提供了有力的支撑。本文主要综述了进入二十一世纪以来,MPCVD单晶金刚石的研究进展,并对其应用作简单的介绍。     

纳米金刚石聚晶的合成与性能综述

传统多晶金刚石聚晶（polycrystalline diamond，PCD）已在机械加工和矿物勘探等领域广泛应用，但其所使用的结合剂或烧结助剂严重弱化PCD性能，限制其应用。新型无黏结剂纳米金刚石聚晶（nano-polycrystalline diamond，NPD）具有细小的晶粒尺寸和高强度的金刚石晶粒界面，其性能已全面超越传统的PCD和金刚石单晶，在硬质材料高精加工等领域有巨大的优势和广阔的前景。本文概述NPD的合成和性能，并介绍使用不同的碳前驱物在高温高压下制备NPD的方法和技术，其中重点介绍石墨和碳纳米葱（carbon onions）在高温高压下直接转变成NPD的技术，为进一步研究及应用提供参考。      

聚晶金刚石拉丝模具的特种加工方法综述

本文介绍了特种加工的国内外发展状况，以及聚晶金刚石拉丝模具的特种加工方法。重点介绍了电火花与超声波加工的基本原理、机理、加工步骤，对拉丝模具孔型各区域的加工方法、加工参数以及超声波研磨粒度的选择对尺寸精度的影响进行了阐述，说明了这两种加工方法有效地结合能实现聚晶金刚石拉丝模具从粗到精的加工要求。     

Comparative investigation of smooth polycrystalline diamond films on dental burs by chemical vapor deposition

Depositions of hot filament chemical vapor-deposited diamond on cobalt-cemented tungsten carbide (WC-Co) rotary cutting dental burs are presented. Conventional dental tools made of sintered polycrystalline diamond have a number of problems associated with the heterogeneity of the crystallite, decreased cutting efficiency, and short life. A preferential (111) faceted diamond was obtained after 15 h of deposition at a growth rate of 1.1 μm/h. Diamond-coated WC-Co dental burs and conventional sintered burs are mainly used in turning, milling, and drilling operations for machining metal ceramic hard alloys such as CoCr, composite teeth, and aluminum alloy in the dental laboratory. The influence of structure, the mechanical characteristics of both diamond grains and hard alloys on the wear behavior, as well as the regimen of grinding on diamond wear are considered. Erosion wear properties are also investigated under air-sand erosion testing. After machining with excessive cutting performance, calculations can be made on flank and crater wear areas. Diamond-coated WC-Co dental burs offered significantly better erosion and wear resistance compared with uncoated WC-Co tools and sintered burs. This paper was presented at the fourth International Surface Engineering Congress and Exposition held August 1–3, 2005 in St. Paul, MN.