聚晶金刚石刀具的断屑槽尺寸参数设计

为解决聚晶金刚石(PCD)刀具在铝合金材料切削过程中的切屑缠绕问题,在PCD刀具的前刀面上设计了断屑槽。通过对切屑受力过程和断屑槽断屑机理的分析、切削几何关系的推导和有限元切削仿真实验,提取了5个PCD刀具断屑槽参数,即棱带宽度、倾角、反屑角、槽宽和反屑面转角。建立了PCD刀具断屑槽棱带宽度和反屑角的计算公式;改进了槽宽的计算公式;确定了倾角和反屑面转角的取值范围。结合5个断屑槽参数的求解过程,提出了PCD刀具断屑槽尺寸参数的设计方法。应用激光在PCD刀具前刀面加工出断屑槽,通过铝合金材料的切削实验对所设计的PCD刀具断屑槽的断屑效果进行验证,实验结果表明,所设计的PCD刀具断屑槽能够扩大刀具断屑的切削用量范围,具有良好的断屑效果。

银基钎料中添加剂对PCD刀具钎焊剪切强度的影响

以银基钎料为基础,Ti、In为添加剂,进行了聚晶金刚石与高速钢的真空钎焊,采用动静态材料试验机对钎焊后PCD刀具试件进行抗剪试验。根据均匀试验设计及其结果,建立了PCD刀具钎焊剪切强度与银基钎料中添加剂的回归方程,获得了PCD刀具与高速钢钎焊时的最佳银基钎料配比。此外,还分析了Ti、In含量对银基钎料钎焊剪切强度的影响规律。研究结果表明:(Ag72Cu)82In10Ti8作为钎料时,PCD刀具的钎焊剪切强度最大。随着银基钎料中Ti或In含量的增加,PCD刀具钎焊剪切强度均先升高后下降。

激光工艺参数对PCD刀具材料去除量的影响

为了提高聚晶金刚石(PCD)刀具断屑槽激光去除的效率,选取激光功率、频率、扫描速度和重复次数作为实验因素,以PCD刀具材料去除量为响应指标。通过实验设计,利用Minitab软件建立了聚晶金刚石材料去除量与激光工艺参数之间的回归方程,并对工艺参数进行了优化。实验结果表明,功率对材料去除量的影响最大,频率次之,重复次数影响最小,工艺参数之间的交互作用也影响着材料去除量。所建立的回归方程能够较好地反映聚晶金刚石材料去除量与激光工艺参数之间的关系。

基于真空热压扩散法的金刚石/Ti界面生成机制

采用真空热压扩散法在聚晶金刚石表面制备Ti层,探究金刚石表面金属化过程中的界面生成机制。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪,分析了钛层的表面形貌、界面结构和界面间的物相组成,采用能谱仪对界面进行了元素分析,计算了聚晶金刚石与Ti层之间界面的扩散带宽度及生成TiC的化学反应吉布斯自由能变。研究结果表明:在聚晶金刚石表面形成了平整、致密的Ti层,在聚晶金刚石与Ti层界面之间存在C、Ti和Co元素的扩散,在结合界面处产生了一定宽度的元素扩散带,同时在金刚石表面生成了点状TiC。真空热压扩散法实现了金刚石与Ti层的化学结合,可以提高金刚石与Ti层的结合强度。

硬质合金刀片嵌入式辅助断屑器的设计

为了扩大硬质合金刀片的断屑范围,结合硬质合金刀片三维槽型的结构特征和刀片安装方式,设计并制作了一种嵌入式辅助断屑器。进行了铝合金切削实验,观察了切屑形貌,并分析了切屑折断机理。实验结果表明,未安装嵌入式辅助断屑器时,硬质合金刀片在小切深下可以实现断屑;但在大切深时,产生长螺卷屑,硬质合金刀片的断屑效果变差。安装嵌入式辅助断屑器后,在大切深时,硬质合金刀片产生了C形屑。嵌入式辅助断屑器的反屑面增加了断屑台的高度和角度,进一步减小了切屑的卷曲半径,促进了切屑的折断。安装了嵌入式辅助断屑器的刀片具有较高的断屑率,扩大了硬质合金刀片的断屑范围。