微细刀具研究现状分析与探讨

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作者 李伟 权毅 +3 位作者 龙昌金 郭旭东 任莹晖 黄向明 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第12期145-156,共12页

诸多行业对于微小零件、产品的迫切需求推动了微制造技术的高速发展。微细切削技术作为最具潜力的微制造技术之一,可在金属、陶瓷、聚合物和复合材料等中高效、准确地生成复杂特征,被广泛地运用于医疗、通信与航空航天等领域。微细刀具... 诸多行业对于微小零件、产品的迫切需求推动了微制造技术的高速发展。微细切削技术作为最具潜力的微制造技术之一,可在金属、陶瓷、聚合物和复合材料等中高效、准确地生成复杂特征,被广泛地运用于医疗、通信与航空航天等领域。微细刀具作为影响微细切削技术加工质量的关键因素,受到了业界与研究学者们的广泛关注。回顾并讨论了微细刀具相关的最新成果和发展,重点讨论分析了微细铣刀、微细车刀、微细钻头和微细磨头4种典型微细刀具的研制现状与使用性能,并对其失效分析与监测以及刀具涂层进行了详细介绍。最后,强调了微细刀具未来可能的发展趋势和研究方向,以期为微细刀具的研究学者提供重要的参考。 展开更多

关键词 微细刀具 微细切削 微细磨削 刀具失效 刀具监测 刀具涂层

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PCD微细刀具的皮秒激光加工特性研究

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作者 夏浥 郭语 +2 位作者 李晓晖 周金宇 何宁 《工具技术》 北大核心 2024年第12期37-45,共9页

锋利且耐磨的微细刀具在高精密微细加工中扮演着不可或缺的角色。金刚石材料因卓越的硬度及导热性能、极高的耐磨性而备受推崇,因此被广泛应用于制造锋利耐用的切削刀具。近年来,金刚石微细刀具已成为研究的焦点,但其制备复杂、成本高... 锋利且耐磨的微细刀具在高精密微细加工中扮演着不可或缺的角色。金刚石材料因卓越的硬度及导热性能、极高的耐磨性而备受推崇,因此被广泛应用于制造锋利耐用的切削刀具。近年来,金刚石微细刀具已成为研究的焦点,但其制备复杂、成本高昂等问题限制了大规模商业化应用。本研究采用皮秒脉冲激光制备聚晶金刚石(PCD)微细刀具,系统研究了激光切割参数,包括脉冲能量、脉冲间距、激光波长以及材料特性(如PCD晶粒尺寸等)对加工结果的影响。揭示了皮秒脉冲激光加工PCD刀具刃口及表面的形成机理。皮秒激光加工后的PCD表面粗糙度达到Ra 200nm,制备出的PCD微细刀具具有良好的无氧铜及硬质合金切削性能。 展开更多

关键词 聚晶金刚石 微细刀具 皮秒激光 微细加工

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基于辐射声压的微细刀具超声振动表征方法

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作者 孙艺嘉 宫虎 +2 位作者 赵春阳 刘旭辉 朱均超 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期91-99,共9页

将超声振动叠加在微细刀具上进行小结构件的精密加工是超声加工的典型应用。刀具的超声参数是影响超声加工结果的重要因素,通常需要在加工前对其状态进行测量。但由于刀具几何形状的复杂性,目前还没有合适的方法对微细刀具的超声振动状... 将超声振动叠加在微细刀具上进行小结构件的精密加工是超声加工的典型应用。刀具的超声参数是影响超声加工结果的重要因素,通常需要在加工前对其状态进行测量。但由于刀具几何形状的复杂性,目前还没有合适的方法对微细刀具的超声振动状态进行直接或间接表征。为解决此问题,基于辐射声压提出了一种微细刀具超声振动状态的表征方法,理论研究了刀具超声振动参数与其辐射声压之间的关系,分析了在不同测量条件下声压测量值与理想刀具辐射声压的差异。测量了不同形状微细刀具辐射的声压分布,提出了表征微细刀具超声振动的声压测量策略,并根据此策略搭建了实验平台,结果实现了对不同直径(0.1~0.9 mm)微细麻花钻工作频率的准确识别和对刀具振动相对幅值的定量描述。结果说明基于辐射声压的表征方法可以在低成本和高适应性条件下实现对微细刀具超声振动状态的在位表征。 展开更多

关键词 微细刀具 超声加工 刀具超声振动 声学表征 工作频率

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有机玻璃阵列微槽微细切削刀具设计与制造 被引量：1

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作者 王志平 钟蠡 《制造技术与机床》 北大核心 2018年第9期124-126,共3页

大深宽比阵列微槽的尺寸精度、加工质量和一致性等要求高,现有的商品化微细刀具严重限制其高质量加工。针对有机玻璃大深宽比阵列微槽加工,设计、制造了微细切削刀具。采用自制刀具进行了微细刨削、车削试验,加工出表面质量好、尺寸精... 大深宽比阵列微槽的尺寸精度、加工质量和一致性等要求高,现有的商品化微细刀具严重限制其高质量加工。针对有机玻璃大深宽比阵列微槽加工,设计、制造了微细切削刀具。采用自制刀具进行了微细刨削、车削试验,加工出表面质量好、尺寸精度高的平面阵列微槽和环形阵列微槽,验证了自制微细切削刀具的切削性能。 展开更多

关键词 有机玻璃 微细切削 大深宽比 阵列微槽 微细刀具

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聚晶金刚石微细球头铣刀刃磨工艺参数优化 被引量：1

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作者 杜宇超 梁志强 +5 位作者 陈建军 李玉 马丹 曹宇轩 李世迪 王西彬 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2020年第5期35-41,共7页

针对直径为0.5 mm的聚晶金刚石(PCD)微细球头铣刀刃磨质量控制问题,基于六轴数控刀具磨床几何运动原理,建立PCD微细球头铣刀的砂轮刃磨运动数学模型,开展PCD刀具精密刃磨正交试验,研究刃磨工艺参数对主轴负载率、刀具前刀面表面粗糙度... 针对直径为0.5 mm的聚晶金刚石(PCD)微细球头铣刀刃磨质量控制问题,基于六轴数控刀具磨床几何运动原理,建立PCD微细球头铣刀的砂轮刃磨运动数学模型,开展PCD刀具精密刃磨正交试验,研究刃磨工艺参数对主轴负载率、刀具前刀面表面粗糙度、刀具刃口钝圆半径的影响规律。结果表明:磨削速度对主轴负载率以及刀具前刀面表面粗糙度的影响最为显著,提高磨削速度有利于获得较好的刀面质量;磨削深度对刃口钝圆半径的影响最为显著,减小磨削深度有利于获得锋利的刃口形状。通过合理选择刃磨工艺,PCD微细铣刀直径误差小于4.0μm,刀具钝圆半径为4.5μm,刀具角度误差小于1°,无明显刃磨损伤缺陷。 展开更多

关键词 聚晶金刚石 微细刀具 刃磨质量 正交试验 参数优化

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大批量微细刀具HFCVD涂层制备的温度场仿真与试验分析

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作者 宋波 沈彬 +2 位作者 雷学林 程雷 孙方宏 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期166-173,共8页

采用热丝化学气相沉积法制备金刚石涂层微细刀具的过程中,刀具表面温度场分布的均匀性与稳定性对金刚石涂层的质量具有决定性的作用。本文采用有限容积法,对微细刀具表面沉积金刚石涂层过程中的温度场分布进行了仿真研究,采用Taguchi正... 采用热丝化学气相沉积法制备金刚石涂层微细刀具的过程中,刀具表面温度场分布的均匀性与稳定性对金刚石涂层的质量具有决定性的作用。本文采用有限容积法,对微细刀具表面沉积金刚石涂层过程中的温度场分布进行了仿真研究,采用Taguchi正交试验法考察了热丝直径d、热丝高度H、热丝间距D以及热丝长度L对温度场均匀性的影响,并获得了最优参数组合,即d=0.65mm,H=12mm,D=27mm以及L=160mm。对比仿真与实际测温试验结果,发现两者之间的偏差不超过4%,验证了仿真模型具有较高精度。采用仿真获得最优参数进行的沉积实验结果表明,放置在沉积区域不同位置的微细刀具表面均被涂覆了一层厚度均匀、组织结构良好的金刚石涂层,从而验证仿真结果的正确性。 展开更多

关键词 热丝化学气相沉积 微细刀具 金刚石涂层 温度场优化

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微细刀具的深冷处理研究

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作者 丁红军 李飞 贾强 《北华航天工业学院学报》 CAS 2013年第2期4-6,13,共4页

采用深冷处理装置对微小型高速钢W6Mo5Cr4V2钻头进行深冷处理;通过比较处理前后刀具的磨损、硬度、以及金相组织的变化,得出经过深冷处理后,微细刀具材料的微观组织结构发生变化,使微细刀具的耐磨性增强,刀具的硬度提高和刀具的表面粗... 采用深冷处理装置对微小型高速钢W6Mo5Cr4V2钻头进行深冷处理;通过比较处理前后刀具的磨损、硬度、以及金相组织的变化,得出经过深冷处理后,微细刀具材料的微观组织结构发生变化,使微细刀具的耐磨性增强,刀具的硬度提高和刀具的表面粗糙度降低;因此经过深冷处理后能使微细刀具的性能有较大的提高性,从而延长微细刀具的使用寿命。 展开更多

关键词 微细刀具 深冷处理 W6MO5CR4V2 微观组织

原文传递

微细铣削刀具二维振动测量用光纤束设计

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作者 贾丙辉 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第10期159-163,共5页

由于微铣刀具有尺寸小,振动弱,转速高等显著特征,其振动检测异常困难。为解决该难题,提出了一种基于光强调制的微铣刀二维振动测量方法。该方法将发射光纤和接收光纤束对称地布置在微铣削刀具两边,借助刀具对发射光纤与接收光纤之间空... 由于微铣刀具有尺寸小,振动弱,转速高等显著特征,其振动检测异常困难。为解决该难题,提出了一种基于光强调制的微铣刀二维振动测量方法。该方法将发射光纤和接收光纤束对称地布置在微铣削刀具两边,借助刀具对发射光纤与接收光纤之间空间光场的调制实现刀具振动测量。为获取合适的光纤束设计参数,分别仿真分析了发射光纤和接收光纤的距离,光纤束设计参数(光纤直径,数值孔径等)对光纤束光强调制特性的影响,基于此,选定了光纤束设计参数。结果表明:所设计光纤束可用于微细刀具横向500μm,纵向150μm范围内二维振动的测量。为微细铣削刀具振动测量提供了一种新的测量手段。 展开更多

关键词 微细刀具 微弱振动 光纤 二维振动

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基于传递矩阵法的微细刀具临界转速分析

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作者 童浩 刘佳 +1 位作者 李鑫 王西彬 《新技术新工艺》 2014年第1期38-40,共3页

针对某微细刀具的实际结构特征,利用传递矩阵法计算了该微细刀具在不同刀尖质量、不同刀柄悬伸长度和不同刀径锥角下的临界转速,分析了刀柄悬伸长度和刀径锥角对微细刀具临界转速的影响规律。分析结果表明,刀柄的悬伸长度是影响微细刀... 针对某微细刀具的实际结构特征,利用传递矩阵法计算了该微细刀具在不同刀尖质量、不同刀柄悬伸长度和不同刀径锥角下的临界转速,分析了刀柄悬伸长度和刀径锥角对微细刀具临界转速的影响规律。分析结果表明,刀柄的悬伸长度是影响微细刀具临界转速的主要因素。当转速接近临界转速时,可通过调节刀柄的悬伸长度改变微细刀具的临界转速,使切削加工处于安全的转速范围内。 展开更多

关键词 微细刀具 临界转速 传递矩阵法 悬伸长度 刀径锥角

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微细硬质合金刀具沉积金刚石薄膜的形核研究 被引量：3

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作者 孔维星 巩春志 田修波 《真空与低温》 2019年第3期170-177,共8页

形核是HFCVD金刚石薄膜沉积的重要阶段,对金刚石薄膜质量至关重要。为实现金刚石薄膜在微细硬质合金刀具表面的高质量形核,选取了形核过程中的几个核心参数:热丝功率(Pf)、碳氢比(X)以及形核气压(p),设计了三因素三水平正交实验,采用SE... 形核是HFCVD金刚石薄膜沉积的重要阶段,对金刚石薄膜质量至关重要。为实现金刚石薄膜在微细硬质合金刀具表面的高质量形核,选取了形核过程中的几个核心参数:热丝功率(Pf)、碳氢比(X)以及形核气压(p),设计了三因素三水平正交实验,采用SEM形貌分析、拉曼光谱分析以及EDS能谱分析等对形核尺寸、表面覆盖率和形核质量进行了研究。实验结果表明,热丝功率对形核尺寸和形核速率的影响最大,形核气压的影响最小,而对沉积质量影响较大的为热丝功率和形核气压,碳氢比的影响则最小。实验得到的最佳形核参数为:Pf=2000W,X=2.0%,p=1400Pa。 展开更多

关键词 微细硬质合金刀具 金刚石薄膜 形核 正交试验

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新型微细球端铣刀几何建模与优化设计 被引量：1

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作者 方泽平 王西彬 +2 位作者 刘志兵 陈明 徐宗伟 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期783-787,共5页

针对微细切削刀具的应用需求,在Aoyama等设计的椭圆柱球端铣刀的基础上,提出了一种简化结构的新型微细球端立铣刀的优化设计方案.应用微分几何方法对此类刀具结构进行数学建模,依据ISO刀具角度定义计算其静态工作角度,分析所设计刀具的... 针对微细切削刀具的应用需求,在Aoyama等设计的椭圆柱球端铣刀的基础上,提出了一种简化结构的新型微细球端立铣刀的优化设计方案.应用微分几何方法对此类刀具结构进行数学建模,依据ISO刀具角度定义计算其静态工作角度,分析所设计刀具的切削能力;根据建立的数学模型进行刀具制备过程的分析,确定最终的刀具优化结构与制备工艺.所设计的微细球端立铣刀能够提高微细切削刀具切削部分的结构强度,同时显著降低刀具制备的难度. 展开更多

关键词 椭圆柱球端铣刀 几何建模 微细切削刀具

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