PCD枪钻制造工艺及试验研究.pdf

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1、摘要摘要PCD枪钻采用聚晶金刚石复合片作为其刀刃材料，可在深孔钻削中获得很高的加工精度、极大的效率和很长的使用寿命。聚晶金刚石是金刚石微粉在Co等金属结合剂作用下通过高温高压烧结而成的[2]，具有硬度高、抗压强度大、导热性及耐磨性好等特征。虽然PCD枪钻具有传统枪钻所不具有的优点，但也增加了其加工制造的难度。主要表现在两方面：一、在与其他材料（硬质合金等）进行焊接时，对温度要求比较苛刻，温度过低则焊接强度不够，温度过高则易对PCD复合片的金刚石层造成热损伤；二、由于PCD材料硬度极高、脆性大，因此在刃磨加工中材料去除率较低，并且极易造成崩刃，难以保证刃口质量。这些问题的存在，对刀具生产商

2、造成了一定的困扰，本文就此展开了一系列的试验研究。在查阅大量相关文献的基础上，总结了PCD超硬刀具的发展与应用，对深孔钻削高硅铝合金的特点作了初步探讨，并对深孔加工技术种类、刀具结构与切削原理进行了叙述。本文在对枪钻基本结构分析的基础上建立了数控刃磨的数学模型，并对枪钻在深孔加工中的受力分析、自导向与断屑原理作了较为全面的阐述。在以上理论分析的基础上，重点研究了PCD枪钻在设计时应遵循的原则，在制造（切割、焊接、刃磨等方面）过程中应如何选择合理的参数等，完善了PCD枪钻生产工艺流程。此外，本文还对高硅铝合金进行了深孔钻削试验，通过改变不同参数，进行了三方面的研究。一、改变切削速度与进给量

3、，获得PCD枪钻加工高硅铝合金时合理的切削用量；二、改变外刃锋角值，优化了PCD枪钻的几何参数；三、对比PCD枪钻与硬质合金枪钻在加工过程中的不同点。详细分析了导致这些试验结果的原因，总结出了PCD枪钻在高硅铝合金深孔钻削过程中的特点与规律。关键词：深孔加工，PCD枪钻，硬质合金枪钻，高硅铝合金IAbstractAbstractPCDgundrillsusingpolycrystallinediamondcompactastheblade,canobtainveryhighprecision,greatefficiencyandlongtoollife.Polycrystallinedi

4、amondismadefromdiamondpowderundertheactionofCometalbysinteringathighpressureandhightemperature[2].Ithasthecharacteristicsofhighhardness,highcompressivestrength,goodwearresistanceandthermalconductivity.AlthoughthePCDgundrillhastheadvantagethatthetraditionalgundrilldoesnothave,butalsoincreasesthedi

5、fficultyofthemanufacturing,mainlymanifestedintwoaspects:First,whenweldingwithcementedcarbide,thetemperaturerequirementsareverystrict.Lowertemperaturecanresultininsufficientweldingstrength.HighertemperatureiseasytocausethermaldamagetoPCD.Second,becauseofthehighhardnessandbrittleness,theremovalrate

6、ofPCDinthegrindingprocessingisverylow,anditcaneasilycauseedgecollapse.Soitisdifficulttoguaranteethequalityofthecuttingedge.Theexistenceoftheseproblemshavecausedsometroublethetoolmanufacturers.Duetothis,aseriesofresearcheshavebeencarriedoutinthispaperOnthebasisofconsultingalargenumberofrelevantlit

7、erature,thedevelopmentandapplicationofPCDsuperhardcuttingtoolsaresummarized,thecharacteristicsofthedeepholedrillingprocessofhighsiliconaluminumalloyarediscussed,andthetypeofdeepholeprocessingtechnology,thestructureofto