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《华南理工大学》 2011年
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微沟槽车削的刀具尖端磨损及工艺参数研究

何晓凌  
【摘要】:微细加工主要依赖于光、化学腐蚀加工原理和方法,但其效率极低、成本过高、腐蚀液有污染。为了解决该问题,考虑采用机械加工方法,但加工的微细程度仍然受机床精度、加工力和热变形、刀具精度、工具磨损等因素的限制。随着机械加工设备精度和工具精度的提高,以及控制和在线测量技术的发展,微细机械加工能够达到更精细的程度,并且具有更高的加工效率。因此,微细机械加工将是未来亟待开发的高效微细加工方法。 本课题提出将刀具修磨成V形尖端,尖端半径可以达到5μm,再在工件表面进行切削加工,最终将微细的V形尖端复制在工件表面,形成微沟槽。研究刀具尖端的磨损情况与相关工艺参数的关系,分析微沟槽加工的可行性。而且,通过实验结构得出一组合理的工艺参数,改善微细槽的加工质量和提高刀具的使用寿命。具体研究内容如下: 一、微沟槽的精细程度取决于刀尖局部的刃磨精度,使用普通砂轮、金刚石砂轮、研磨的方法,依次对刀尖进行粗磨和精磨,可将修磨出刀尖圆弧半径为5μm的锐角V形尖端,用于控制车削出的微沟槽深宽比。 二、由于刀尖细小,局部的热容量小,热负荷大,磨损特点不同于单刃的自由切削,不能用传统的切削理论解释。通过切削实验、检测,并进行数据分析建模,研究其磨损规律,以求提高刀尖的使用寿命。 三、分别将刀尖刃磨成几种不同的刀具前角进行切削实验,得到了刀具前角大小与刀尖磨损状态及工件微沟槽加工质量的关系。 研究结果表明,虽然刀具尖角半径可以修磨到数微米级,但刀具磨损后的钝刀尖圆弧半径可以达到数十微米,所以在切削深度为数十微米以下的微沟槽时,微沟槽的成型质量较差。当切削的槽深较大时,刀尖切削部分的宏观几何参数起作用。此外,较大的刀具前角加工微沟槽的形状精度较高、表面质量也好,但是,刀具磨损较大。综合考虑刀具尖端的磨损和微沟槽的加工质量,推荐采用刀具前角20°~30°为宜。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG51

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