基于CVD厚膜金刚石刀具的超声振动切削模具钢实验

采用化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)厚膜金刚石刀具进行模具钢超声振动切削实验.首先阐述刀具的材质特点,观测其刀尖微观形貌和切削刃截面轮廓.然后搭建了适应精密/超精密加工需求的超声振动切削实验装置,其中激振机构可稳定实现频率42.0 kHz、振幅峰峰值8～9μm的振动输出.通过切削无氧铜实验证明该超声振动切削装置工作有效、稳定后,选用AISI 420模具钢进行切削实验,研究切削工艺条件及切削用量对加工质量的影响,得到适用于CVD厚膜金刚石刀具的切削用量选取范围,对比研究发现超声振动切削在提升加工表面质量、减少金刚石刀具磨损方面均优于常规切削.本研究可使切削模具钢时的金刚石刀具磨损VB max由500～600μm减少至40μm,模具钢表面粗糙度R a由0.93μm改善至0.09μm.本研究为金刚石刀具超声振动切削模具钢的实用化积累工艺经验,并探索提供可行的技术实现途径.

超精密切削用刀具超声激振机构的设计

该文设计一种基于夹心式压电陶瓷结构的刀具超声激振机构,用于超声振动辅助金刚石刀具进行超精密切削。通过分析超精密切削技术需求,提出了激振机构结构设计方案,进行了解析设计和有限元仿真分析,制作出激振机构,进行了性能测试,并开展了超声振动辅助切削的可行性实验。研制的激振机构可实现频率42.0kHz、振幅峰峰值8μm的超声激振,并在超声振动辅助金刚石刀具超精密切削中表现出良好效果,切削模具钢工件端面达到表面粗糙度Ra 0.018～0.05μm。