金刚石刀具气浮研磨机快速往复微摆幅机构设计与分析文献综述

文献综述

1.课题研究的现状及发展趋势：

金刚石独特的晶体结构以及物理化学机械特性，使其在现代制造领域得到了广泛的应用，特别是在超精密加工领域，被认为是理想的刀具切削材料。但是由于金刚石的超硬性、韧性差、各向异性、耐磨性，也使其加工研磨成为了难题。

单晶金刚石刀具的刃磨工艺方法是获得刃口锋利、表面粗糙度值小、刃口锯齿度小的金刚石刀具的关键所在。目前常用的金刚石刀具刃磨工艺方法有:机械研磨法、离子束溅蚀法、热化学抛光法、无损伤机械化学抛光法、真空等离子化学抛光法以及最近的化学辅助机械抛光与光整法、氧化刻蚀法、激光刻蚀法等。这些方法当中，最常用的也是最有效的还是机械研磨的方法。这也是本课题所研究的主要内容。

目前，对单晶金刚石刀具的机械研磨工艺研究比较多的是国内的袁哲俊教授、孙涛教授、张竟敏教授和日本大阪大学的上神谦次朗教授，他们就金刚石晶体机械性能各向异性对刀具研磨的影响和磨损形态以及工艺参数对刀具研磨效率的影响进行了比较深入和系统的研究。传统的机械研磨方法一般采用:直径为30-40cm的铸铁研磨盘上涂上一层混有尺寸在1-50mu;m的金刚石粉末研磨膏后，进行预研使金刚石粉末嵌入铸铁研磨盘微孔，然后采用典型转速3000rpm对金刚石刀具进行研磨。其本质就是金刚石与金刚石的对研。传统的机械研磨方法是工人手持金刚石刀具在研磨盘上进行研磨，由于这种研磨方法所得到的研磨质量完全取决于工人的经验，而且效率比较低，要得到研磨钝圆半径小于70-80nm的金刚石刀具比较困难。实际上，采用机械研磨工艺方法研磨金刚石刀具的主要问题是解决刀具刃口抗冲击的机械性能和控制研磨刀面与研磨盘之间的接触精度，如果这两个难点能够合理地解决，其研磨出来的金刚石刀具刃口钝圆半径完全可以小于70-80nm。

因而为了满足对金刚石刀具的需求量，对已有的金刚石刀具气浮研磨机研抛辅助机构进行改进，设计合理的往复微摆机构，提高金刚石刀具研磨的效率和质量。

2.本课题的意义和价值：

随着先进制造业的不断发展，超精密切削技术在各个领域的作用越来越重要，它不但是精密民用产品制造的关键技术，还是尖端军用设备制造的核心技术。由于超精密加工技术的重要性，西方发达国家以及像日本这样的制造强国对超精密加工技术的研究开发和利用一直都是严格保密的，因此我国必须自行研究开发超精密加工的关键技术。对于超精密切削加工来说，要获得零件形状尺寸的高精密和极低的加工表面粗糙度，除了必须拥有超精密的机床，高精度和高分辨率的检测仪器外，还必须具备进行切削加工的高精度的金刚石刀具。

但金刚石晶体具有高硬度、耐磨损和难焊接等特点，使得高精度的金刚石刀具制备比较困难。在目前我国还没有成形的圆弧刃金刚石刀具研磨设备及相关的刀具检测设备的情况下，对圆弧刃金刚石刀具研磨工艺和研磨机理的研究只能停留在比较粗浅的水平。而随着民用产品使用性能和国防武器型号精度、可靠性、命中率以及使用寿命指标的不断提高，我国在这些军民急需的超精密切削加工领域所用的圆弧刃金刚石刀具基本上靠国外进口来满足需求。进口刀具价格十分昂贵，并且刀具质量都没有达到最高水平。对于刃口钝圆半径小于100nm和刀尖圆弧圆度小于0.1pum的高精度圆弧刃金刚石刀具，国外一直禁运。尤其在金刚石刀具圆弧的修整、重磨方面，我国也基本上依靠国外的研磨技术，刀具的重复利用率较低。因此，依靠自身的技术力量研究高精度圆弧刃金刚石刀具的研磨设备，对于提高我国超精密切削加工的整体水平和满足国内军用民用产品的超精密切削加工用高精度圆弧刃金刚石刀具的市场需求具有重要的理论意义和实用价值。

3.参考文献：