螺旋有序排布CBN--WC--10Co纤维刀具切削性能研究

摘要

传统砂轮单个磨粒切深小、加工精度高、而材料去除率较低;切削刀具单个刀刃切深大、材料去除率较高、而加工精度较低。基于此，课题组提出了一种螺旋有序排布纤维刀具，即采用CBN-WC-10Co纤维代替传统砂轮磨粒，纤维沿着刀具基体呈螺旋有序排布且排布方式与切削角度人为可控，并开展了CBN-WC-10Co制备方法和纤维切割机理研究。本文开展了螺旋有序排布CBN-WC-10Co纤维刀具制备方法及其加工TC4钛合金切削性能研究，主要研究内容如下: (1)分析了螺旋有序排布纤维刀具制备工艺。对比分析了纤维沿胎体轴向错位阵列排布方式和圆周面螺旋有序排布方式的优缺点，探究了纤维排布方式对切削性能的影响规律，提出了纤维沿着刀具胎体外圆周呈多头螺旋线有序排布方案。探讨了螺旋有序排布纤维刀具的成型方法，分析了整体热压成型和分步成型方案的优缺点，提出并实施了胎体钻孔固定纤维的制备方案。 (2)制备了螺旋有序排布CBN-WC-10Co纤维刀具。将WC粉、Co粉和CBN颗粒按比例混合，采用放电等离子烧结技术制备了CBN-WC-10Co复合材料，再采用电火花线切割技术切割出尺寸为0.8mm×0.8mm×7mm、前角为0°、后角为20°的纤维，按优化后的工艺方案制备出多头螺旋有序排布纤维刀具。 (3)开展多头螺旋有序排布纤维刀具、普通树脂结合剂CBN砂轮和单头螺旋有序排布纤维刀具加工TC4钛合金的对比实验研究。实验结果表明，多头螺旋有序排布纤维刀具的加工表面粗糙度足以与传统砂轮相媲美，切削力和回弹率更小;与单头螺旋有序排布纤维刀具相比，多头螺旋有序排布纤维刀具的切削力更小，加工质量明显提高。究其原因，多头螺旋有序排布纤维刀具的纤维分布更为密集，切削力更加平稳，大大减轻了单头螺旋有序排布纤维刀具由于纤维间隔较大而造成的加工振动恶化且表面质量下降的问题，同时多头螺旋有序排布纤维刀具的纤维出刃高度大，避免了刀具胎体材料加工时反复挤压工件材料而形成大量摩擦热，改善了其切削质量。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景

1．2砂轮结构的研究现状

1．2．1单层钎焊砂轮

1．2．2纤维砂轮

1．2．3开槽砂轮

1．2．4表面形貌优化砂轮

1．3刀具的现状及分析

1．3．1涂层刀具

1．3．2刀具材料

1．3．3刀具结构

1．4新型刀具的构想

1．5本课题来源及研究内容

第二章多头螺旋有序排布纤维刀具的制备方案

2．1纤维排布方式分析

2．1．1纤维轴向错位阵列排布

2．1．2纤维螺旋有序排布

2．2多头螺旋有序排布纤维刀具的成型方案分析

2．2．1刀具整体热压成型

2．2．2刀具分步成型

2．3多头螺旋有序排布纤维刀具制备流程

2．4实验材料

2．5实验设备与仪器

2．6本章小结

第三章多头螺旋有序排布纤维刀具的制备

3．1．1粉末配比及混合

3．1．2放电等离子烧结

3．1．3电火花线切割成型

3．1．4 CBN-WC-10Co纤维的刃磨

3．2刀具基体的制备

3．2．1刀具胎体层热压成型

3．2．2刀具基体盲孔的钻制

3．3多头螺旋有序排布纤维刀具的成型

3．4本章小结

第四章螺旋有序排布纤维刀具切削性能研究

4．1实验设备、材料和方案介绍

4．1．1实验设备介绍

4．1．2实验材料与方案介绍

4．2多头螺旋排布纤维刀具与树脂结合剂CBN砂轮对比研究

4．2．1加工表面形貌分析

4．2．2加工表面粗糙度分析

4．2．3切削力分析

4．2．4加工回弹分析

4．3螺旋线头数对纤维刀具切削性能的影响

4．3．1实验材料及实验方案

4．3．2 加工表面形貌分析

4．3．3加工表面粗糙度分析

4．3．4切削力分析

4．4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士时期取得研究成果