文档介绍：博士学位论文
纳米硬质合金刀具材料的 ELID 磨削机理
及其切削性能研究
REASERCH ON ELID GRINGDING MECHA-
NISM AND CUTTING PERFORMANCE OF
NANO CEMENTED CARBIDE
郐吉才
2009 年 3 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工学博士学位论文
纳米硬质合金刀具材料的 ELID 磨削机理
及其切削性能研究
博士研究生:郐吉才
导师:张飞虎教授
申请学位:工学博士
学科:机械制造及其自动化
所在单位:机电工程学院
答辩日期:2009 年 3 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index:
:
Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering
REASERCH ON ELID GRINGDING MECHA-
NISM AND CUTTING PERFORMANCE OF
NANO CEMENTED CARBIDE
Candidate: Gui Jicai
Supervisor: Prof. Zhang Feihu
Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering
Speciality: Mechanical Manufacturing and
Automation
Affiliation: School of Mechatronics
Engineering
Date of Defence: March, 2009
Deree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
- 3 -
摘要
摘要
纳米硬质合金具有比普通硬质合金更高的硬度、强度及韧性,在
需要高耐磨性及强度的模具、工具、切削刀具(如微小刀具)等领域
具有广泛的应用前景。目前关于纳米硬质合金的研究热点主要集中于
纳米粉体制备技术、喷涂技术、纳米块体烧结技术以及和应用有关的
材料摩擦磨损性能、刀具切削性能研究等方面,而对纳米硬质合金材
料实用化需要解决的精密加工机理及工艺技术的研究相对较少。因此,
研究纳米硬质合金的精密加工技术,对促进纳米硬质合金材料的实用
化、扩大其应用范围具有十分重要的意义。
在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing, ELID)磨削技术是
近年发展起来的一种新的超精密磨削技术,利用在线电解技术在砂轮
表面形成氧化膜,从而实现砂轮在线修整。其中,砂轮表面氧化膜的
性能对磨削过程及磨削表面质量有至关重要的影响。ELID 磨削技术适
于硬脆材料等难加工材料的精密磨削,用 ELID 磨削技术磨削硬质合金
取得了很好效果,因此,本文应用 ELID 磨削技术来进行纳米硬质合金
精密磨削技术的研究。
本文在分析 ELID 磨削技术国内外研究进展的基础上,研究了
ELID 磨削砂轮表面氧化膜厚度、磨粒接触刚度计算模型,并进一步研
究了纳米硬质合金 ELID 磨削机理;在综述纳米硬质合金材料及加工技
术国内外研究进展的基础上,研究了纳米硬质合金刀具摩擦磨损性能
及其切削性能。
第一,对 ELID 磨削砂轮表面氧化膜厚度、磨粒接触刚度进行了系
统研究。建立了脉冲电解条件下氧化膜厚度计算模型,并进行了仿真
与实验验证,从脉冲电解能力这一新角度揭示了 ELID 磨削砂轮非线性
电解的原因;建立了氧化膜中磨粒接触刚度计算模型并进行了仿真分
析与实验验证,模型反映了氧化膜中磨粒接触刚度随磨削条件的变化,
揭示了 ELID 磨削砂轮氧化膜自适应磨削过程的规律。
第二,在氧化膜性能研究基础上,基于最小切削厚度理论研究了
纳米硬质合金 ELID 磨削表面微观形貌形成机理。对最小切削厚度进行
- I -
哈尔滨工业大学工学博士学位论文
了理论分析与仿真,研究了 ELID 磨削锋锐磨粒微切削机理及钝化磨粒
的挤压机理,并进行了仿真与实验验证;研究了纳米硬质合金的 ELID
磨削机理,由于纳米硬质合金硬度较高,磨削力较大,砂轮氧化膜弹
性变形较大,