PCD刀具车削不同颗粒含量SiCp/Al复合材料试验研究

碳化硅铝基复合材料具有优良的导热性、较高的比强度和比刚度,在航空航天领域具有广泛的应用前景。由于此复合材料中含有增强相,导致材料的切削加工性能变差。通过试验分析了不同颗粒体积分数(纳米级5%、微米级25%)SiCp/Al复合材料和切削参数(切削速度、背吃刀量、进给量)对刀具磨损和工件表面质量的影响,并对刀具磨损机理进行了研究。试验结果表明,车削微米级25%SiCp/Al材料时聚晶金刚石PCD(Polycrystalline Diamond)刀具磨损更严重,且工件表面质量更差。随着进给量和背吃刀量的增大,工件表面粗糙度值增大,刀片前刀面磨损严重;随着切削速度的增大,工件表面粗糙度值减小,刀片前刀面磨损量增大。选取本文切削参数进行SiCp/Al复合材料的切削加工时,发现刀具磨粒磨损、微崩刃是PCD刀具后刀面磨损的主要成因,且刀具前刀面也会产生积屑瘤。研究结果可为SiCp/Al复合材料PCD车削工艺的优化提供理论基础。     

金刚石刀具的刃磨技术

一、金刚石刀具的优良特性随着电子、原子能、航海、宇航工业等技术的发展,零件的精度要求不断提高(尺寸精度及形状精度均小于1微米并要求高光洁度),促进了金刚石车削的研究。使用天然单晶金刚石刀具的超精密车削加工,实现了其他加工方法(如抛光、研磨、冷挤等)无法达到的精度要求,从而简化了生产过程,大大地提高了生产效率,降低了成本,减轻了劳动强度。天然金刚石刀具具有以下特性:     

Zernike自由曲面加工轨迹规划研究

Zernike自由曲面光学元件加工复杂,采用单点金刚石慢刀伺服车削方法可以实现自由曲面光学元件的高效、高精度制造。本文针对慢刀伺服车削Zernike自由曲面刀具等角度法和等弧长法两种车削轨迹划分方法进行研究,并选择等角度法轨迹划分进行车削工艺实验,获得了口径50mm的Zernike自由曲面光学元件,面形精度PV0.9506μm。     

高体积分数SiC_p/Al复合材料精密车削加工工艺技术

针对高体积分数铝基碳化硅材料车削加工过程中出现的刀具磨损严重、寿命低、切削难度大、零件质量难以保证等问题,采用聚晶金刚石刀具(PCD刀具)对其进行精密车削工艺实验,并利用扫描电镜、粗糙度仪、圆度仪等设备对已加工表面和刀具磨损形态进行观察分析研究。研究表明:刀具材料、切削速度、切削深度和进给量是影响高体积分数SiC_p/Al复合材料加工质量的主要因素。当切削速度在25~40 m/min、切削深度在25~35μm和进给量为25μm/r的PCD车刀时,切削效果最佳,可以有效地提高加工效率,改善工件表面加工质量,得到表面粗糙度为0.58μm和圆柱度为0.91μm的加工表面。     

立方氮化硼刀片车削粉末高温合金的刀具磨损

研究了用立方氮化硼 (CBN)刀片车削粉末高温合金的刀具磨损特征及刀具磨损机理。对精车和半精车而言 ,CBN是车削粉末高温合金的一种理想刀具材料 ,它不仅可保证高的加工精度 ,而且可获得长的刀具寿命     

AFM针尖磨损机理研究进展

在分析了原子力显微镜(AFM)探针在测量及加工领域应用过程中,探针磨损对于实验结果的影响的基础上,综述了Si3N4针尖、金刚石针尖和单晶硅针尖的磨损机理。并展望了探针磨损机理的发展趋势。     

SiCp／2024,SiCw／2024复合材料加工表面质量及刀具磨损的研究

通过对ＳｉＣｐ／２０２４，ＳｉＣｗ／２０２４复合材料进行车削试验，分析了刀具材料，ＳｉＣ晶须或颗粒含量对刀具磨损和加工表面质量的影响。从而得出Ｋ１０类硬质合金刀具可用于此类材料的粗，半精加工，而精密加工必须采用ＰＤＣ刀具的结论。另外不还分析了ＳｉＣ晶须和颗粒的破坏形态并给出其破坏模型。     

激光辅助高速车削镍基合金GH4169表面质量研究

通过激光加热辅助车削镍基合金GH4169实验,研究激光功率、切削参数等对加工表面质量和切削过程中刀具磨损的影响。实验结果显示:与普通车削相比,激光辅助切削能够改善刀具后刀面磨损情况。激光辅助车削条件下,车削表面粗糙度优于普通切削,并在切削速度为166 m/min时获得最佳值0.467μm。在常规车削和激光辅助车削条件下,车削表面在进给方向上的残余应力均为拉应力,并且激光辅助车削表面产生的残余拉应力都高于常规车削,伴随着激光功率的增加,表面残余应力也逐渐增大。     

非球面曲面光学零件超精密车削工艺研究

介绍了用金刚石单点车削(SPDT)的方法在"Nanosys--300非球面曲面超精密复合加工系统"数控机 床上加工非球面曲面类光学零件时对加工工艺的要求。     

基于LODTM的大口径太赫兹波束控元件确定性超精密加工

为解决大口径太赫兹波探测系统束控元件加工精度差、效率低的难题,本文提出了一种利用LODTM数控光学加工机床进行SPDT(单点金刚石车削)制备太赫兹波束控元件的方法。该方法属于确定性加工范畴,通过使用单晶金刚石刀具进行超精密切削加工,可直接得到适用于太赫兹波段的高面形精度的反射及透射类元件。针对铝基金属材料进行了加工工艺实验,得到了口径Φ300mm的太赫兹雷达主反射镜;并利用精密坐标测量技术对主反射镜的面形精度进行检测,其检测结果优于设计指标。实验表明,基于LODTM确定性超精密加工得到的太赫兹波束控元件具有面形精度高、表面光洁度好等优点,可实现太赫兹波探测系统的高精度和低成本目标。     

三维编织碳纤维复合材料超声辅助车削可行性分析

根据三维编织碳纤维复合材料非均质性和各向异性的特点,将其车削加工表面分为四类典型表面.分别采用三种不同刀具对三维编织碳纤维复合材料进行了超声辅助车削和普通车削加工试验,分析了四类典型表面的粗糙度的变化规律,建立了三维编织碳纤维复合材料表面质量评价方案,并对超声辅助车削和普通车削加工过程中的切削力和刀具磨损进行了研究.结果表明,超声辅助车削加工三维编织碳纤维复合材料相对于普通车削,可以有效地提高工件表面质量,降低切削力,延长刀具寿命.     

高体积分数ＳｉＣｐ / Ａｌ 复合材料精密车削加工工艺技术

针对高体积分数铝基碳化硅材料车削加工过程中出现的刀具磨损严重、寿命低、切削难度大、零

件质量难以保证等问题ꎬ采用聚晶金刚石刀具(ＰＣＤ 刀具)对其进行精密车削工艺实验ꎬ并利用扫描电镜、粗糙

度仪、圆度仪等设备对已加工表面和刀具磨损形态进行观察分析研究ꎮ 研究表明:刀具材料、切削速度、切削深

度和进给量是影响高体积分数ＳｉＣｐ / Ａｌ 复合材料加工质量的主要因素ꎮ 当切削速度在２５~４０ ｍ/ ｍｉｎ、切削深

度在２５~３５ μｍ 和进给量为２５ μｍ/ ｒ 的ＰＣＤ 车刀时ꎬ切削效果最佳ꎬ可以有效地提高加工效率ꎬ改善工件表面

加工质量ꎬ得到表面粗糙度为０.５８ μｍ 和圆柱度为０.９１ μｍ 的加工表面。

     

STM针尖-样品相互作用实验研究

研究了大气状态下应用扫描隧道显微镜(STM)对金薄膜和单晶硅材料进行了纳米级电场加工实验。分析了针尖和样品表面的相互作用机理,以及隧道间隙、隧道电流反馈、脉冲个数等因素对纳米点结构的加工产生的影响,并探讨了针尖磨损对纳米结构一致性的影响。     

基于力学分析的铍材车削切削力模型研究

铍材作为一种典型难加工材料,其加工方式主要为车削,但铍材较硬较脆,经常会出现局部断裂以及锐边崩边的缺陷;切削力作为影响刀具磨损以及加工质量的重要因素,预测车削铍材的切削力对选取切削参数具有十分重要的意义。本文基于力学分析的半经验预测公式建立了一种基于热力耦合的铍材车削切削力预测模型,并进行了试验验证。结果发现,模型预测值与试验值数值拟合良好,整体误差为10.79%,误差范围为2.96%～20.53%。研究分析了不同切削参数下刀具磨损以及表面粗糙度的变化机理,为铍材车削加工提供一定的理论参考。     

难加工材料刀具磨损检测技术研究与应用

利用刀具磨损检测技术,拍摄刀具后刀面磨损图像,以磨损图像为基础,分析刀具磨损状况、确定刀具磨损量,然后采用离散刀具磨损过程与有限元仿真相结合的方法实现长时间切削刀具磨损的仿真。对刀具磨损检测仪的原理、构成及检测过程等做了简要介绍,并对其在难加工材料切削参数优化、新刀具选用试切方面进行了初步应用。     

电镀金刚石工具“以磨代铣”C/E复合材料的试验研究

针对硬质合金铣刀铣削加工碳纤维/树脂(C/E)复合材料极易产生毛刺、纤维撕裂等缺陷且刀具磨损严重的特点,尝试采用研制的电镀金刚石工具对C/E复合材料盲槽进行干式加工试验,并与传统的硬质合金铣刀进行对比。通过对加工后的盲槽表面质量、加工力以及刀具磨损分析,确认用"以磨代铣"的工艺方式实现C/E复合材料盲槽加工是可行的。     

超精密加工技术的发展

以单点金刚石车削和超精密金刚石磨削为基础的超精密加工能够经济地制造光学、机械和电子部件,或生产在微米和毫微米范围内的成形精度和表面粗糙度的产品。辅助成形精度和表面粗糙度测量技术在评估超精密加工表面质量中也起着重要作用。在香港建立了超精密加工中心,用各种设备和技术服务帮助当地企业对高质量超精密产品进行快速研制和试验超精密加工技术的发展     

刀具材料及其磨损对钛基复合材料车削温度的影响

对钛基复合材料车削时的车削温度和刀具磨损形态进行试验研究,结果表明,在相同条件下,两类刀具的切削温度随切削速度上升而提高,且在较低速度范围内随切削速度增大车削温度上升趋势明显,较高速度范围内上升趋势较缓;随着刀具磨损量从VB=0mm上升至VB=0.2mm,虽然硬质合金K313刀具的切削温度上升幅度小于PCD刀具,但PCD刀具的切削温度始终远小于硬质合金K313刀具,且PCD刀具的耐用度远好于K313刀具;PCD刀具的磨损形式以磨粒磨损为主,而K313刀具以粘结磨损为主。     

本刊资讯

正精密所"数控光学加工机床及其部件技术"项目通过科技成果鉴定近期,集团公司科技质量部组织召开了"数据光学加工机床及其部件技术"科技成果鉴定会,对精密所承担的国家高技术研究发展计划项目进行了科技成果鉴定,并给予了高度评价。鉴定会认为,该项目研究了超高精密单点金刚石车削装备设计制造和加工工艺技术,突破了大型光学数控加工机床设计、制造及运行环境控制等     

单晶硅纳米加工机理的分子动力学研究

对内部无缺陷的单晶硅的纳米切削过程进行了分子动力学模拟.通过模拟结果,对单晶硅纳米切削中的切屑形成过程和加工表面的形成过程做出了合理的解释.并用第一原理应力计算方法对单晶硅纳米切削过程中的脆塑转变的可行性进行了研究.