聚晶金刚石刀具刃磨机理及其刃磨工艺研究

摘要

聚晶金刚石(Polycrystalline Diamond简称PCD)刀具具有优越的切削性能，广泛应用于高速、高硬度、高精度的有色金属和非金属材料加工，但它的高硬度使其成为最难刃磨的刀具。这一难题成为推广PCD刀具应用的障碍。为解决此问题，本文从PCD刀具刃磨工艺、刃磨机理进行了深入系统的研究。 首先研究了PCD刀具刃磨工艺和刃磨机理。通过对PCD刀具及其刃磨砂轮的分析，得知PCD刀具金刚石层是金刚石微粒间以金刚石的C-C键的形式结合成为强固结构体，几乎没有塑变，残留溶媒金属Co等分布于PCD刀坯中金刚石微粒间的金刚石桥附近，不起粘结作用；而金刚石砂轮却相对于PCD刀具具有一定的塑性。进而建立了一套优良的PCD刀具刃磨工艺，其关键为刃磨恒定压力FA值的设定。在以上两方面研究的基础上，建立了PCD刀具刃磨机理及相应的刃磨模型，刃磨机理(去除机理)为：粗磨过程中，占主导作用的去除机理是砂轮中金刚石磨粒对PCD刀具金刚石层的机械切除(磨除)；精磨过程中，占主导作用的去除机理是砂轮中金刚石磨粒对PCD刀具金刚石的摩擦作用去除。 其次，在PCD刀具刃磨工艺和刃磨机理研究的基础上，进行了PCD刀具刃磨砂轮制造工艺的研究。内容包括：金属结合剂金刚石砂轮所用金刚石磨粒性能、磨料层制造工艺和砂轮制造工艺研究。通过正交实验设计建立了三者中最重要的磨料层结合剂制造工艺：精砂轮结合剂Cu90Snl 0和粗砂轮结合剂Cu40Sn60的制造工艺。 最后，对PCD刀具刃磨工艺、刃磨机理及其刃磨砂轮三者进行了系统研究。进而分析了国产PCD刀具刃磨砂轮的磨损快且不均匀和磨削效率不高的原因，并论述了砂轮所用金刚石磨粒表面金属化是解决上述问题的一个很好的方法。

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1本课题研究意义

§1.2国内外聚晶金刚石刀具刃磨及其刃磨砂轮研究现状

§1.3本课题主要研究工作

第二章聚晶金刚石刀具

§2.1聚晶金刚石刀具制造工艺

§2.2聚晶金刚石刀具的性能

§2.3聚晶金刚石刀具的应用

§2.4本章小结

第三章聚晶金刚石刀具刃磨工艺研究

§3.聚晶金刚石刀具刃磨工艺的发展

§3.2聚晶金刚石刀具刃磨设备

§3.3聚晶金刚石刀具刃磨工艺

§3.4刃磨后的聚晶金刚石刀具质量

§3.5本章小结

第四章聚晶金刚石刀具刃磨机理研究

§4.1聚晶金刚石刀具刃磨机理

§4.2聚晶金刚石刀具刃磨机理论证

第五章砂轮用金刚石磨粒

§5.1砂轮用金刚石磨粒的耐磨性

§5.2砂轮用金刚石磨粒表面金属化

§5.3砂轮用金刚石磨粒规格

第六章聚晶金刚石刀具刃磨工艺、刃磨机理及刃磨砂轮系统研究

§6.1三者关系在聚晶金刚石刀具刃磨砂轮制造中的应用

§6.2现有国产聚晶金刚石刀具刃磨砂轮存在的典型问题分析

§6.3本章小结

第七章结论与展望

致谢

参考文献