超精密切削黑色金屬的工藝及機理研究.pdf

1、為解決單晶金剛石切削黑色金屬時產生嚴重磨損這一制造領域難題,本研究在綜述國內外研究現(xiàn)狀的基礎上提出一套綜合解決方案,即采用表面改性、研究新的可金剛石切削模具材料及超聲振動輔助切削相結合的方法,以求實用化并推廣擴展到其他難加工材料的超精密加工,例如碳化鎢材料的高精高效加工。主要研究工作和成果有如下幾個方面:
　　(1)深入研究了表面改性方法,探索了部分新元素對金剛石可切削性的影響,結果表明:N元素有助于減少刀具磨損提高刀具壽命,N、

2、Si和Al元素有助于獲得光學級質量的表面,而B元素對鋼鐵材料的金剛石可加工性起負面作用,這些有益的探索為開發(fā)新材料提供了依據(jù);
　　(2)探索了深層滲氮工藝并對滲氮后的純鐵進行了金剛石可切削性實驗,結果表明:氮化鐵物質本身具有被單晶金剛石加工出鏡面質量的潛質;
　　(3)提出了整體單相可控氮化鐵粉末冶金鋼這一新型模具材料,初步切削實驗已經(jīng)證明了其具有較好的金剛石可切削性,此新材料的研制有望進一步揭示表面改性方法減少金剛石刀具

3、磨損的機理;
　　(4)借助分子動力學仿真重點研究了水基切削液和超聲振動切削的分離特性對金剛石刀具磨損和工件表面質量的影響,為研制超聲振動輔助切削系統(tǒng)提供了依據(jù);
　　(5)用研制的新型超聲振動輔助切削系統(tǒng)進行了STAVAX模具鋼切削實驗,研究了工藝參數(shù)對單晶金剛石刀具磨損的影響,以及對不同輪廓形狀(平面、凹/凸曲面及非球面)和不同尺寸大小的工件表面質量的影響,通過切削實驗確定出了最優(yōu)工藝參數(shù),使工件表面粗糙度達到10nm以