金刚石切削刀具刃磨技术研究进展-1客户.docx

金刚石切削刀具刃磨技术研究进展作者：王其元学院：机电工程学院班级：机械1310班学号：0801130109指导老师：吴旺青完成日期：2019年1月中南大学CentralSouthUniversity摘要：本文主要简述金刚石刀具的材料特性，机加工优势以及金刚石刀具目前的刃磨方法和未来的发展方向与技术。1引言HYPERLINK"https://baike.baidu.com/item/%E5%88%B6%E9%80%A0%E4%B8%9A"\t"https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E5%88%B6%E9%80%A02025/_blank"制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。十八世纪中叶开启工业文明以来，世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明，没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。2015年5月19日，国务院正式印发《中国制造2025》。到２０２５年，我国制造业的主要行业和战略性新兴产业的产品质量标准应接近或达到国际先进水平，涉及民生产品的安全、健康、环保、反欺诈指标达到法律法规和强制性标准要求。[1]而在制造行业中，机加工切削魔削制造成了高质量高精密制造的基础与代表，而能不能加工出高精度，高效率，满足公差等级与质量标准的机加工零件，不仅需要先进的主机设备，则更需要一把寿命长，质量优良的刀具才能完成，金刚石刀具具有高硬度与耐磨性，可用于很多韧性高的有色金属加工，但刀具面临一个不可避免问题，刀具的磨损，磨损需要刃磨技术弥补，而刃磨技术的研究发展，关系着刀具的使用寿命，与机加工的效率与成本，研究金刚石切削刀具的刃磨技术，对于提高机加工零件的加工效率与成本影响巨大，对于实现中国制造2025走向机械制造强国意义深远。2金刚石刀具的材料特性2.1金刚石刀具的分类对于金刚石刀具分类有不同方法，通常以材料种类，或者成型与涂层方法分类，我们按照传统材料方法分类如下图2.2金刚石刀具的特性及应用金刚石材料可分为天然与人造两种，每种又有单晶体金刚石与多晶体之分，金刚石具有极强强的绝对硬度，是刚玉的4倍，石英的8倍。金刚石是地球上最硬的物质，已知人造金刚石单晶在立方体晶面，其最大显微硬度介于天然金刚石立方体和菱形十二面体晶面数值之间，它的值达到66000MPa。金刚石的莫氏硬度通常达到10.举例如通常切削材料低碳钢Q235B与系列不锈钢SUS304，莫氏硬度在4-5之间，即使高强度合金钢材也只在莫氏硬度6的区间，所以金刚石刀具在机加工切削方面硬度远高于临界硬度要求，且磨损率较其他材质刀具很低。金刚石刀具化学性质稳定，具有耐酸性，与耐碱性，这对于高精度切削，大量解除切削液的情况而不发生化学反应，保持自己的物理性能。现今金刚石刀具的加工方法主要为人工法，包括，高温高压法及化学气相沉积法。化学气相沉积法仍主要存在于实验室中。[2]高温高压法技术已非常成熟，并形成产业。国内产量极高，为世界之最。金刚石刀具还具有低摩擦系数，这大大减少了切削过程的径向与轴向阻力引起的力偶矩。金刚石刀具应用领域及广，如汽车航空高精密工业等，应用适合加工类型为：1难加工有色金属材料的加工2难加工非金属材料加工3超精密加工。3金刚石刀具的刃磨机制单晶金刚石耐磨性能具有各向异性，Bouwelen[3]等研究了(100)面不同晶向的磨损速率及摩擦系数的变化，分别如图4和图5所示。发现，金刚石在与较软的材料接触发生高速摩擦滑动过程中更容易被磨损，同时当磨料元素化学活性更强时，金刚石磨损量会更大。基于此，他们认为金刚石研磨过程中的高温会促进碳化反应发生，从而导致金刚石发生磨损，也就是所谓的热磨损机制。根据热磨损机制，研磨速率与磨盘转速应该呈指数关系，而实验中发现这两者之间实际为线性关系，因此磨抛过程中产生的热可能可以促进金刚石的磨损，不是金刚石磨损的主要机制。宗文俊[4]等深入研究了划痕过程中金刚石晶体表面的脆塑性转变过程，认为当金刚石晶体在某一确定的晶面晶向上研磨时，只要金刚石磨粒嵌入金刚石晶体表层动态研磨深度小于该晶面晶向上的动态脆塑性转变临界研磨深度，金刚石晶体表层材料便可实现塑性方式去除。4金刚石切削刀具的机械刃磨方法金刚石切削刀具刃磨技术关系着，金刚石刀具的使用寿命，机加工的效率，与成本控制。刃磨工艺方法对控制金刚石刀具的表面粗糙度、刃口完整性及钝圆半径等具有重要意义。[5]目前金刚石刀具最主要的刃磨方法是机械刃磨法，采用涂覆1—50斗m金刚石磨粒研磨膏、直径为300—400