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《大连理工大学》 2004年
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单晶金刚石研磨方法与机理的研究

李智  
【摘要】:超精密切削是超精密加工中的一个重要领域,它是一项内容广泛的新技术。使用精密的单晶金刚石刀具加工有色金属和非金属,能够直接切出超光滑的加工表面,这样就可以取代超精密磨削等精加工工序,极大的提高加工效率,同时也可以保证加工精度和加工表面质量。近些年来,单晶金刚石刀具已经深入到机械加工的各个领域,起着越来越重要的作用。因此,对单晶金刚石刀具的制作,研磨方法以及研磨机理的研究,已经受到了人们极大的关注。 金刚石的硬度大,耐磨性好,使得金刚石成为理想的刀具材料,但是与此同时也给单晶金刚石刀具的研磨带来了极大的困难。在研磨过程中既要提高磨削率,又要保证刃口质量。针对这个问题,本文从研磨效率入手,对金刚石研磨机进行了改造,分析了各种因素对磨削率的影响,深入的研究了单晶金刚石的研磨机理,并且通过试验的总结和以往经验的借鉴得出研磨单晶金刚石刀具的系统方法。 本文介绍了单晶金刚石刀具的发展状况,并且对单晶金刚石刀具的制作程序和方法以及刀具的设计也进行了详细的阐述。 在文章中,对金刚石研磨机进行了设计改造,使改造后的研磨机操作更加方便灵活,磨削效率显著提高,采用其对单晶金刚石刀具进行粗磨加工,降低了刀具的加工成本,具有很高的应用价值。 研磨效率一直是影响单晶金刚石刀具加工的一个重要问题。课题中通过大量的实验得出影响单晶金刚石刀具研磨效率的主要因素是:砂轮转速、轴向进给量、砂轮径向摆动频率。几项参数值的增加都会导致研磨效率的提高,但是根据实际情况的限制,各项参数应该合理匹配。 通过干研磨与湿研磨的对比试验,发现干研磨的效率远远高于湿研磨,因此得出结论:单晶金刚石刀具的研磨应该在干研磨状态下进行。 通过对陶瓷结合剂砂轮与金属结合剂砂轮的试验结果的对比,得出结论:陶瓷结合剂砂轮可以获得较高的研磨效率,金属结合剂砂轮能够获得更好的刃口质量。 为了提高刃磨工艺水平,就必须对单晶金刚石的刃磨机理进行深入的研究。文中通过扫描电镜进行研究与分析,发现单晶金刚石刀具的研磨主要以热化学去除为主,同时存在着脆性去除和疲劳去除。砂轮类型不同,各种去除方式所占比例有所不同。 最后通过对试验的分析,和以往经验的借鉴,得出单晶金刚石刀具研磨加工的系统方法:单晶金刚石刀具的粗磨主要以去除余量为主,应该尽量采用大粒度的砂轮,如果采用陶瓷结合剂砂轮,效率会更高,在研磨时应该注意寻找金刚石的好磨方向。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,并且应该考虑刃口的质量,为精磨打好基础。单晶金刚石刀具的精磨根据要求应该采用粒度尽可能细的砂轮,并且一定要考虑到影响刃口质量的重要因素,这样就必须对刀刃采取逆磨,并且在进给量给定的前提下,适当的增加研磨时间,只有这样才能获得更加完美的刃口质量。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TG580

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【引证文献】
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