金属铈单点金刚石切削加工机理的研究
金属切削原理与刀具 课题32 金刚石刀具
金刚石刀具
金刚石刀具
课题三十二 金刚石刀具
金刚石 刀具
单晶金刚石刀具 多晶金刚石刀具
天然单晶金刚石刀具 人造单晶金刚石刀具
PCD刀具 CVD金刚石刀具
CVD金刚石 薄膜涂层刀具
金刚石 厚度膜焊接刀具
金刚石刀具
课题三十二 金刚石刀具
金刚石刀具的性能特点
极高的硬度和耐磨性 金刚石的显微硬度达HV10000，是自然界最硬的物质。具有极高的耐 磨性，天然金刚石的耐磨性为硬质合金的80-120倍，人造金刚石的耐磨性 为硬质合金的60-80倍。
金刚石刀具
金刚石刀具的性能特点
课题三十二 金刚石刀具
刀刃非常锋利 金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，天然单晶金刚石刀具刀刃钝园 半径可达纳米，能进行超薄切削和超精密加工。
具有很高的导热性能 金刚石的导热系数为硬质合金的1.5-9倍，为铜的2-6倍。由于导热系 数高，切削热容易散出，切削温度低。
金刚石刀具
如 铝合金活塞的裙部、销孔、汽缸体、变速箱等。
由于这些零件材料含硅量较高(12%以上)，且为大批量生产，对刀具的寿命 要求较高，硬质合金刀具难以胜任，而PCD刀具的寿命远高于硬质合金刀具， 是硬质合金刀具寿命的几十甚至几百倍。
金刚石刀具
课题三十二 金刚石刀具
金刚石刀具的应用
在加工硅含量较高的铝合金时，除PCD刀具外，其它所有的刀具都在很短的 时间内产生严重的磨损而不能继续切削 。
PCD刀具还非常适合对难加工非金属材料(如：木材、人造板材、强化复合地板、 碳纤维增强塑料、石墨、陶瓷、石材等)进行加工 。
采用单晶金刚石刀具，在超精密车床上可实现镜面加工，目前，金刚石刀具可 以实现切削厚度为纳米级的连续稳定切削。
衍射光学元件金刚石单点车削加工技术研究的开题报告
衍射光学元件金刚石单点车削加工技术研究的开题报告一、研究背景及意义光学元件广泛应用于现代照明、通讯、医疗、检测等领域，而金刚石作为硬度和耐磨性能极佳的材料，被广泛用于制作光学元件。
然而，金刚石材料的特殊性质和高硬度使得其加工困难，传统的金刚石加工方式如磨削、抛光、电解加工等存在效率低、成本高、表面质量差等问题，导致金刚石制品的加工难度大、生产周期长、产品品质难以保障。
采用单点车削加工技术制备金刚石光学元件能够提高加工效率和产品质量，具有重要的应用价值和研究意义。
因此，本研究旨在探究衍射光学元件金刚石单点车削加工技术，提高金刚石光学元件的制造质量和生产效率。
二、研究内容与研究目标本研究将通过对金刚石单点车削加工过程进行分析和实验研究，包括材料选取、单点车削加工工艺参数优化、金刚石单点刀具的制备等方面，探究衍射光学元件金刚石单点车削加工技术。
具体研究内容如下：1.研究金刚石单点车削加工的机理和方法，探讨单点刀具的制备工艺。
2.分析单点车削加工中的刀具磨损和切削力变化规律，选择适合的加工工艺参数，优化金刚石单点车削加工工艺。
3.制备不同形状和尺寸的金刚石单点刀具，对其进行磨损测试和性能评估。
4.通过实验验证金刚石单点车削加工过程中的最佳工艺参数和刀具选择方案，并对加工的光学元件进行表面粗糙度、表面形貌和表面质量等方面的检测，对加工的光学元件进行性能测试。
本研究旨在探究衍射光学元件金刚石单点车削加工技术，优化金刚石制品的加工工艺，提高其生产效率和产品质量。
通过实验验证最佳工艺参数和刀具选择方案，为实际生产中金刚石单点车削加工提供参考和指导，具有重要的理论和实践价值。
三、研究方法本研究将采用实验研究和数据统计分析相结合的方法，对衍射光学元件金刚石单点车削加工技术进行探究。
具体方法如下：1.准备金刚石材料，并制备不同形状和尺寸的金刚石单点刀具。
2.在数控车床上进行金刚石单点车削加工，记录切削力、主轴电流、进给速度等关键工艺参数数据。
拉刀刀尖表面微结构单点金刚石刀具制备及降载机制
别加 工 出 与 切 削 刃 平 行、垂 直、交 叉 的 微 槽 结 构,
并对 Ti
Ｇ
６Al
Ｇ
４V 合金 进 行 了 切 削 实 验,试 验 结 果
表明平行于切削刃的微槽结构可以减小更多的切
削力,降低切削温度,减少刀具磨损.谢晋等 [６]采
用微磨削加工的方法在立方氮化硼车刀的前刀面
杭州电子科技大学机械工程学院,杭州,
３１００１８
摘要:为研究单点金刚石刀具制备的拉刀刀尖表面微结构的降载机制,利用激光蚀刻和单点金刚石
刀具在同一把拉刀的不同区域制备了圆坑形微结构,并结合搭建的拉削实 验 系 统 进 行 了 微 结 构 拉 刀 和
常规拉刀的对比拉削试验.试验结果表明单点金刚石刀具制备的微结构能更有效地降载,这是因为:单
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影响单点金刚石切削表面质量的因素
２ ０ １ ４年
第 １期
影 响 单 点金 刚 石切 削 表面 质量 的 因素
王 昊
（ 昆 理 工 大 学 机 电工 程 学 院 ， 云南 昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０ ）
摘 要 ： 单 点金 刚石 切 削（ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ ｔ ｕ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ， 简称 Ｓ Ｐ Ｄ Ｔ） 是 一种 使 ／ ， １ 纳 米金 刚 石 刀具进
头和 扫描反 射镜 。虽然 单点金 刚石 切 削满足 了很 多高精 密零 件 的制 造 需求 ， 但 目前所 了解 的影 响 因素和
表 面生成 的机 制仍 不 完善 ， 在 生产 中有很 多 因素 会影 响 到 单 点金 刚 石 的表 面质 量 和 面 形精 度 ， 如 主 轴 转
速、 进 给 速度 和切 削深度 等 ， 本文 对此进 行 了分析 。
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单颗金刚石磨粒切削面积的解析
1 引言 计算机辅助造型技术已在产品设计、 工程分析 、 快速 成 型 等 技 术 领 域 获 得 了 广 泛 应 用 。在 应 用 CAD/ CAM 技术设计 、 制造齿轮产品时 , 齿轮的三维 实体造型是一个亟需解决的技术难题 , 如齿轮造型 精度不高 ,将直接影响有限元分析 、 虚拟样机设计的 仿真结果 ,并影响到齿轮产品的 CAM 制造精度 。目 前 ,对工程中最常用的渐开线圆柱直齿轮的三维造 型理论与方法已进行了大量研究 , 并取得了较为成 熟的研究成果 ( 如基于 UG 软件的 3 种生成方法[1 ] 、 基于 CAXA 软件的生成方法 [2 ] 等 ) 。对于结构更为 复杂的斜齿轮 ,由于其齿面为螺旋渐开线齿廓曲面 , 因此三维造型难度更大 , 目前主要采用二次开发法 和加工模拟法来实现其造型 ( 如基于 AutoCAD 软件 的造型方法 [3 ] 、 基于 Solid Edge 软件的造型方法[4 ] 等) 。其中 ,二次开发法对设计人员技术水平要求较 高 ,造型过程烦琐 , 适用范围也受到一定限制 ; 加工
r2 - ( r - ym) 2
根据点的速度合成定理 ,由图 2 可知
Va = Ve + Vf
将点的速度向直角坐标轴投影得
V ax = V ex + Vfx V ay = V ey + Vfy
( 4) 单颗金刚石磨粒 M 的切削面积 对 d S m = x d y = x [ y ( t ) ]d y ( t ) 积分 ,可得
xn =
f ( ω arcsin
单颗金刚石磨粒 N 的切削运动方程为
V r - yn r - ap ) + - arcsin r r r2 - ( r - y n ) 2
(3) 单颗金刚石磨粒 M ( 见图 2 ) 的切削运动方
单点金刚石铣削KDP晶体实验研究
１引言ＫＤＰ晶体是一种常用的非线性光学材料，大尺寸、高质量的ＫＤＰ晶体被公认为难加工的光学元件。
美国的劳伦斯・利佛尔国家实验室（ＬＬＮＬ）研究结果表明采用负前角的金刚石刀具超精密切削能够获得光学表面［１］。
铣削过程中，切削力直接影响着切削热的产生，容易导致工件变形，并进一步影响着刀具磨损、耐用度、加工精度和已加工表面质量。
为了提高ＫＤＰ晶体的表面质量，本文利用哈尔滨工业大学研制的ＫＤＰ晶体加工专用超精密机床对铣削加工ＫＤＰ晶体的切削力特性进行了研究。
２超精密机床结构和加工方式ＫＤＰ晶体属于平面光学元件，由于ＫＤＰ晶体的各向异性，ＫＤＰ晶体加工专用超精密机床加工采用立轴平面铣削形式［２］，飞刀盘直径大于６００ｍｍ，这样可以尽量减小刀具的圆弧轨迹对晶体加工的影响。
安装在飞刀盘上的金刚石刀具采用ＳＰＤＴ（ｓｉｎｇｌｅｐｏｉｎｔｄｉａｍｏｎｄｔｕｒｎｉｎｇ）方式完成对ＫＤＰ晶体的超精密切削。
伺服进给系统由交流伺服电机通过柔性联轴节带动滚珠丝杠驱动空气静压导轨完成机床工作台的直线进给运动。
主轴电机通过连轴节带动空气静压主轴驱动飞刀盘旋转，工件则通过真空吸盘吸咐夹紧在工作台上。
图１为ＫＤＰ晶体专用超精密机床结构示意图。
单点金刚石铣削ＫＤＰ晶体实验研究＊孙希威，张飞虎，董申（哈尔滨工业大学哈尔滨，１５０００１）［摘要］通过实验研究了ＫＤＰ晶体铣削加工的切削力特性，分析了切削深度、进给量对切削力的影响，并对ＫＤＰ晶体和铝合金的切削力进行了比较。
结果表明，在不影响加工表面质量的前提下，可以适当加大切削深度和进给量从而提高切削效率。
［关键词］ＫＤＰ晶体；切削力；ＳＰＤＴ［中图分类号］ＴＧ５０１．３［文献标识码］Ａ［文章编号］１００３－５４５１（２００６）０４－００１８－０３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳＰＤＴＭｉｌｌｉｎｇＫＤＰＣｒｙｓｔａｌｓＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＳＵＮＸｉ－ｗｅｉ，ＺＨＡＮＧＦｅｉ－ｈｕ，ＤＯＮＧＳｈｅｎ（ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１）［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ＴｈｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｍｉｌｌｉｎｇＫＤＰｃｒｙｓｔａｌｓｈａｓｂｅｅｎｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈａｎｄｆｅｅｄｏｎｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｈａｓｂｅｅｎａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｏｆＫＤＰｃｒｙｓｔａｌｓｈａｓｂｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｆａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｐｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈｏｒｆｅｅｄｃｏｕｌｄｂｅｅｎｌａｒｇｅｄｐｒｏｐｅｒｌｙｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｍｉｌｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗｈｅｎｓｕｒｆａｃｅａｃｃｕｒａｃｙｗａｓｎｏｔｂｅｅｎｉｍｐａｃｔｅｄｉｎｍｉｌｌｉｎｇＫＤＰｃｒｙｓｔａｌｓ．［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ＫＤＰｃｒｙｓｔａｌｓ；ｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅ；ｓｉｎｇｌｅ－ｐｏｉｎｔｄｉａｍｏｎｄｔｕｒｎｉｎｇ＊国家高技术研究发展计划（８６３计划）航空精密制造技术ＡＶＩＡＴＩＯＮＰＲＥＣＩＳＩＯＮＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２００６年８月第４２卷第４期Ａｕｇ．２００６Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．４《航空精密制造技术》２００６年第４２卷第４期１主轴电机２主轴３飞刀盘４金刚石刀具５ＫＤＰ晶体６真空吸盘７工作台８导轨９伺服电机图１ＫＤＰ晶体专用超精密机床结构示意图３切削力实验原理及实验条件切削力的来源有两方面：一是切削层材料、切屑和工件表面层材料的弹性变形、塑性变形所产生的抗力；二是刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力［３］。
影响单点金刚石超精密车削加工精度因素的研究
影 响单点金 刚石超 精密车削加工精度 因素的研 究
权 艳 红
（ 云南广播 电视大学光电工程学院， 云南 昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０）
单 点金 刚石车 削（ ｓ Ｐ Ｄ Ｔ ） 加工技术 是获得纳米级
表 面 粗糙 度 及 形 状精 度 的加 工技 术 ，其 是 用超 精 密
在实际超精密切削塑性材料时 ，主切削刃和前 刀面的主要任务是去除材料 ，切削层在前刀面的挤 压作 用 下发 生剪 切 滑 移 和塑性 变形 ，然 后 形 成 切 屑 沿前 刀面 流 出 ， 如图 １ （ ｂ ） 所示 。 前 刀 面的形 状直 接 影 响塑 性 变形 的程 度 、切 屑 的卷 曲形 式 和切 屑 刀具 之 问 的摩 擦 特 性 ， 并 直 接 对 切 削力 、 切 削 温度 、 切 屑 的 折 断 方式 和 加工 表 面 品质 形成 显 著影 响 。主 切 削 刃 是 前 刀 面和后 刀 面 的交 线 ，实 际上前 刀 面 和后 刀 面 的交线 不 可 能为 理 想直 线 ， 而 是 一微 观 交 接 的 曲线 。 该 曲线 的形状 可 以近似 用 与其 在 不 同位 置 的法 平 面 相交成交线的平均曲率半径来反映 ，称其为刃 口半 径ｐ 。刃 口半径 越小 ， 应 力越 集 中 ， 变形 越 容易 ， 切 削 力越 小 ， 加工 表面 品质越 好 。 目前计算机仿真技术与求解方法 ，已经被广泛 应 用 于科 学研 究 的各 个 领域 ，此 方法 减 少 了物 理 实 验 的成 本 ， 加 速 了实 验 的过 程 。 近年 来 ， 有 限 元仿 真 １ 单 点金刚石超精密 车削原 理 方 法也 被 广泛 的应 用 于 加工 过 程 的仿 真 中 ，作 为 一 种 预测 切 削力 与 工件 表 面 品质 的工具 ，如 图 ２是 使 单点金刚石 车削加工技术是超精密加工中常用 用 ＭＳ Ｃ ． Ｍａ ｒ ｃ 进 行单 点金 刚石 车 削原 理 的仿 真 ，图 ３ 的 技术 。 由于 金 刚石 的硬 度 高 ， 耐磨 性 强 ， 导热 性 优 则是 通过 三维仿 真 的切 削力 变化 情况 。 越， 因此 ， 金 刚 石刀 具 的刃 口可 以非 常锋利 （ 刃 口半 径 可 以小 于 ０ ． ０ ５ ｍ甚 至更 小） 。 在 理想状 态 下 ， 采用 圆 ２ 影 响 加 工 精 度 的 因素 分 析 弧刃 单点 金 刚石刀 具进 行超 精 密车 削加 工时 ， 在工 件 ． １ 单 点金 刚石 机床设 备 加工表面形成轮廓峰和轮廓谷 ， 它们之 ■
模具钢的单点金刚石切削技术
Methods proposed to reduce tool wear during diamond cutting of steel: cut in carbon saturated atmosphere cryogenic cutting ultrasonic vibration assisted cutting intermittent cutting thermal-chemical modification of surface layer
The objectives of this project:
to introduce the technology of diamond machining of steel into our manufacturing process
to build up corresponding quality control system to ensure quality
Raster milling of freeform surface
5-axis setup of the machine tool
The diamond tool is rotated around the spindle axis while the workpiece is fixed.
Schematic illustration of raster milling process
Hardened steel parts machined by ultrasonic vibration cutting
When a diamond tool is actuated in a plane by two sinusoidal waves x(t), y(t), x (t) = a cos (2πft) y (t) = b cos (2πft+φ) it will moves in an elliptical path.