采用金刚石菲涅尔透镜论文翻印.doc

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1、采用单晶金刚石菲涅尔微结构的刀具超精密加工模具钢Ultra-precisionmachiningofFresnelmicrostruetureondiesteelusingsinglecrystaidiamondtoolYilongWang,QingliangZhao,YuanjiangShang,PengxiangLv,BingGuo,LinglingZhaoa：黑龙江省哈尔滨市哈尔滨工业大学机电工程学院150001,中国b：机械科学与工程学院，工程学院，名古屋大学，Fur。-cho,Chikusa-ku,Nagoya,Aichi464-8603,日本摘要：

2、随着结构化光学元件，如菲涅耳透镜和棱镜阵列复制的需求不断增加，人们把更多的注意力放在超精密金刚石切削加工技术的发展对模具钢模具的制造。但是，如果金刚石工具用于加工机的模具钢在加工过程中会因为快速性和过度磨损刀具会出现严重故障。在本文中，将阐述一中微加工方法，采用单晶金刚石刀具加工制造模具钢。所涉及的技术是基于使用等离子体氮化处理，以抑制在钢的金刚石加工的快速和过度刀具磨损热化学技术。实验结果显示，重度化学工具磨损是在钢的金刚石加工的主耍磨损机制。等离子体氮化处理，并用20纳米的根均方（平均表面粗糙度的镜面表面质量后显著降低RMS）达到了超过约5.4公里的切割距

3、离。此外，菲涅耳显微结构与表面粗糙度RMS优于采用40纳米更采用单晶金刚石刀具，而这种方法正是用于制作于AISI4140模具钢的。重点:A等离子渗氮开发抑制钢材加T金刚石刀具的磨损。A等离子渗氮化学刀具磨损抑制有效运作。»钻石加工表面光洁度很大程度上取决于渗氮层上。A菲涅尔微结构是使用金刚石刀具精密加工的模具钢。关键词：超精密加工；单晶金刚石刀具；模具钢；等离子氮化处理；菲涅耳显微组织1.介绍关于制造光学模具与微结构以高效率，低成本的研究有望成为未来的趋势。作为一个新兴的制造方法，超精密金刚石加工已成功地应用于微结构对有色金属材料的加工具有高形状精度和表面光洁

4、度。Brinksmeier等人(1997)建议,可以使用金刚石加工方法来实现微结构的制造。WECK等人(1997)研发了很多的微观结构，使用具有潜在的应用光学模具的超精密金刚石的加工方法。Davies等人(2003)全而的提出了精密金刚石切削，用于微光组件生产屮的应用。最近，Yan等人(2009)证明了超精密金刚石加工-可以应用到无电镀NiP的模具的制造。然而，如果在工业屮使用一个金刚石工具用于加工最常见的工程材料之一钢材会发牛严重的磨损。由Paul(1996)等人提出赋予金刚石刀具磨损的不成对存在d电子在被加工试样屮说明了在钢的金刚石加工刀具的磨损机制。进一

5、步的研究是由Shimada等人进行的(2004年)，研究了不同环境温度下的必备工具磨损机理的基础上的腐蚀试验和从头计算分子轨道计算。迄今为止，许多尝试和努力已经作出，以减少磨损的钢的金刚石切削加工。在切削过程屮变形方面，Casstevens(1983)甲烷气氛。下实现钢的金刚石加工显著刀具磨损减少Evans和Bryan(1991)发现刀具的磨损减少在低温下和不锈钢是金刚石车削与表而粗糙度岭大于2511m更好。Kumabe(1979)'I1施加超声波振动的金刚石车削过稈•，在这之后社本和森胁(1994)研制的超声波椭圆振动切削法,通过该金刚石刀具寿命可显著改善。

6、Klocke和Rlibermch(2000年)开发了种超声波辅助金刚石车削工艺加工钢和玻璃;它示出了微结构以及钢和玻璃部件可以在车削加工來制造具有光学表面质量克洛克等。(2008)报道其在超声波辅助金刚石车削该光学表而(粗糙度Ra<10纳米)，可以在硬化钢屮产牛的结果，而且，人们发现，所使用的频率是关于可达到的表面质量的主要因素，并且该过程的稳定性。Song等。(2009)中使用的ultraintermittent切割方法通过控制所述金刚石刀具和钢之间的接触吋间，以降低刀具的磨损;磨损减少通过减少在一个切割周期中的接触时间。在工具修改的条款，Brinksmei

7、er和G箱be(2001)进行了一系列的实验钢通过使用保护性涂层和离子注入修饰的金刚石工具。但是，该工具修改方法没有取得显著刀具磨损减少。在工件的修改条款，最早开发和出版的氮化修改工件表面层原来的想&Brinksmeier等人(2006)。该方法的基本思想是避免铁工件并通过修改工件表而下的化学组成屮的碳的金刚石工具Z间的化学反应，其结果是，金刚石刀具的磨损减少了幅度大于三个数量。快速和过度刀具磨损在加工有色金属材料（如模具钢）限制了在工业应用屮使用的钻石。在木研究屮，根据原来的想法Brinksmeier等人，对工件表面改性，即,等离子与稀土添加氮化处理热化学溶

8、液，被开发，以减少刀具磨损钢的金刚石切