先进技术创新.doc

洛阳理工学院 课程创新性报告 课程名称： 先进制造与工程仿真技术 课题报告： 金刚石刀具刃磨技术的创新性报告 系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 姓名： 丁军杰 学号： 日期:2014.02.25 摘要 先进制造技术是一个国家经济发展的重要手段之一，也是当前世界各国发展国民济的主攻方向和战略决策。精密与超精密加工技术是先进制造技术的基础和关键。现在，超精密加工技术，特别是单晶金刚石刀具切削技术，已经被国防、航空航天、电子、精密机床和精密仪器等领域广泛应用，单晶金刚石刀具切削及其相关技术也已被更多的学者所重视。 本文针对天然单晶金刚石刀具刃磨技术及工艺进行了系统研究，并在研究基础上提出了金刚石刀具刃磨设备的设计方案，提出了切实可行的研究技术途径。 从金刚石刀具刃磨技术基础出发，深入剖析了金刚石刀具的刃磨机理、金剐石刀具的设计及制造技术，并对金刚石刀具的刃磨质量检测技术做了深入了解，总结了国内外目前刃磨设备的特点，为开展具有创新性的金刚石刀具刃磨技术与设备研究做好了充分而必要的技术准备。 在金刚石刀具刃磨技术实践研究中，课题以生产实际需要为主，在总结、借鉴国内外已有研究成果的基础上，充分结合了金刚石刀具使用现状，选取了适合于已有刃磨设备和金刚石刀具特点的工艺路线，创新性地提出了可行的刀具质量在线检测方法，修磨了两把天然金刚石刀具。经过原子力显微镜(AFM)检测，刀具刃口半径达到了0.6μm，基本满足了实际生产的设需要，实现了课题与生产的紧密结合。经过课题的逐步深入研究，对现有刃磨备进行了一些技术改造，安装新的刀具质量检测装置、刀具装夹工装以及其他设备，使之更加适合于刃磨技术研究工作。 通过综合现有工艺、设各的优缺点、研究结论和将来研究的需求，提出了刃磨设备设计方案，已初步对设计方案进行改进与优化，使其在功能性、经济性、可靠性等方面更加合理。 同时，论文还对将来金刚石刀具刃磨技术及设备研究工作提出了研究设想，通过进一步研究金刚石刀具刃磨工艺及设备，提高金刚石刀具超精密切削质量。 关键词：天然金刚石刀具；刃磨；刃口半径 1.国内外研究概况及发展趋势 天然金刚石刀具刃磨技术一直是超精密加工领域的关键技术。 天然金刚石精密与超精密加工实现的条件有：锋利的金刚石刀具，高刚度、高精度的切削机床以及一些其它相关技术的支持。 金刚石刀具的刃磨本身就属于精密和超精密加工的范畴。目前在金刚石刀具材料方面主要分为两种：天然金刚石和聚晶金刚石。天然金刚石以其优良的刃磨性能，在超精密加工领域成为首选材料。现在天然金刚石的刃口半径可以刃磨到0.005μm，刀刃得直线度可达0.1～O.01μm，在400倍显微镜下观察切削刃光滑平整，没有缺口、崩刃等缺陷。 据统计，现在世界上比较著名的金刚石刀具制作水平见表1．1。从表中可以看出，我国的金刚石刀具刃磨水平与国外先进水平还存在很大的差距，我国在这方面具有很大的研究发展空间。 表1．1金刚石刀具刃磨水平对比 Tab．1．1Comparisonofthe level of diamond tools grinding 国家 刃口半径 日本、美国 3～5nm 乌克兰 9～16nm 意大利 20～30nm 瑞士 20～30nm 俄罗斯 20～50nm 英国 ～5nm* 国内 90～100nm HIT ～50nm *英国的水平只是根据其刀具产品估计 金刚石刀具的刃磨工艺属于比较敏感的技术，在公开发表的文献中很少有这方面的具有实用性的工艺技术资料。在金刚石刃磨机理及工艺研究方面，关键在于刀具的最后精密研磨工艺，其主要的方法有： (1)传统机械方法 通常采用的方法是采用铸铁或硬钢研磨盘、金刚石砂轮进行刀具刃口研磨，这里用金刚石砂轮主要是利用了物理摩擦作用将金刚石刀具磨到需要的刃口和表面粗糙度，利用铸铁等研磨金刚石刀具主要机理是在一定温度下金刚石的碳原子向研磨盘中扩散，使金刚石的表面组织发生改变，硬度下降易于磨削。但是，由于刀具与刃磨工具存在接触，压力会使刃口受到冲击，导致刀具表面产生微小沟纹以及微细崩刃，并有并有变质层存在，使刀具质量低于其它一些非机械加工方法，但是加工效率比较高，据报道，在珠宝行业有采用不锈钢盘或