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有序化PDC刀具的制备及其切削性能研究

作　者: 汪哲能
导　师: 邓朝晖
学　校: 湖南大学
专　业: 机械工程
关键词: 有序化PDC刀具金刚石砂轮 WC/12Co涂层切削性能切削机理磨损机理
分类号: TG71
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文设计和制备了一种新型结构的有序化PDC刀具,采用激光切割制备的PDC纤维取代传统砂轮的磨粒与切削刀具的刀片,通过PDC纤维在基体材料中的定向、均匀排布和对PDC纤维的刃磨,保证有序化PDC刀具的每个PDC纤维均能以一定的切削角度参与切削,然后将制备的PDC纤维片整体装配成新型有序化PDC刀具。有序化PDC刀具的纤维宽度在0.2～0.5mm之间,比传统的切削刀具尺寸小得多,同时参与切削的纤维数量远大于普通切削刀具的刀刃数,并且各纤维具有锋利的刀刃与人为确定的切削角度和间隔距离,因而在获得较高的加工精度和表面质量的同时能保证较高的加工效率。同时,进一步开展了有序化PDC刀具与传统金刚石砂轮在相同条件下加工WC/12Co涂层材料的对比性实验。实验通过对切削力与加工表面形貌、WC/12Co涂层材料的物理特点以及脆性材料的断裂力学的分析,探讨了WC/12Co涂层材料的有序化PDC刀具切削加工机理和刀具磨损机理。实验发现:采用有序化PDC刀具切削加工WC/12Co涂层材料时,在较低进给速度与较小切削深度下,其加工表面完整性很好,不仅能获得与金刚石砂轮磨削相媲美的加工质量,而且其法向力与切向力小,可降低对机床的刚度要求,并且通过增加参与切削的纤维微刃数量,可以获得较高的加工效率,实现WC/12Co涂层材料的高效精密加工。而在对刀具的磨损机理分析中发现:有序化PDC刀具在切削过程中由于受到频繁的冲击作用,在其前刀面出现了小凹坑和轻微的磨粒磨损,随着切削的继续进行,在其切刃处出现了局部崩刃现象,需对其进行重新刃磨。这种有序化PDC刀具是一种集砂轮与切削刀具优点于一身的新型刀具,是对传统砂轮和切削刀具在结构和工艺上的创新,具有广阔的市场空间和应用前景。

有序化PDC刀具的制备及其切削性能研究

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