LiF表面微結構銑削用超硬微銑刀設計與加工工藝研究.pdf

1、慣性約束核聚變能夠產生高效廉價的清潔能源，成為各國的研究熱點。LiF（Lithium Fluoride）晶體由于具有優(yōu)質的透射性和透射波段被廣泛用做核聚變相關物理實驗中的窗口材料。典型的應用實例是LiF階梯核靶，由于其具有高的尺寸精度和表面質量要求而很難用其他方法加工，微銑削具有明顯的優(yōu)勢。但LiF晶體具有軟脆性，塑性域切削對微銑刀幾何參數(shù)、微加工工藝參數(shù)提出了更高要求。因此，進行有關LiF晶體微銑削的微刀具設計、微銑削工藝參數(shù)優(yōu)化具有

2、重大意義。
　　本課題初期研究表明，硬質合金微銑刀與LiF晶體間存在嚴重的擴散磨損。對磨損機理的研究表明：硬質合金刀具中的WC擴散到LiF晶體中，生成Li2C2和WF氣體是擴散磨損的最主要原因，最終選定PCD為LiF晶體微銑削的刀具材料并對其化學惰性進行了實驗驗證。
　　設計了兩種結構的微銑刀；分別對其側面刃前后角和底面刃前后角進行仿真優(yōu)化。優(yōu)化后，Ⅰ型刀具的側刃前角、側刃后角、底刃前角、底刃后角分別為-35°、9°、-25

3、°、20°，Ⅱ型刀具的相應角度為-60°、12°、-55°、20°。但Ⅰ型刀具的切削性能較Ⅱ型刀具差。
　　用Ⅱ型刀具分別進行工藝參數(shù)的有限元仿真優(yōu)化和微槽銑削單因素實驗。結果表明：隨每齒進給量和主軸轉速的增加，微槽表面質量先變好后變差，最優(yōu)主軸轉速為65000r/min，最優(yōu)每齒進給量為665nm/z；隨銑削深度的增加，微槽表面質量變差，銑削深度最好小于2μm。
　　分別用Ⅰ型刀具、Ⅱ型刀具和NS公司CBN刀具進行微槽銑削

4、正交實驗。結果表明：Ⅱ型刀具的切削性能最好，能夠得到最優(yōu)6.50nm Ra、平均11.44nmRa的表面粗糙度，CBN刀具居中，Ⅰ型刀具的切削性能最差；晶體表面質量隨各工藝參數(shù)變化的變化規(guī)律與單因素實驗結果類似；對不同刀具，各工藝參數(shù)對晶體表面質量的影響顯著性不同，Ⅱ型刀具對應晶體表面質量受各工藝參數(shù)的影響最小，在相當大的參數(shù)范圍內都能夠實現(xiàn)塑性域切削；用Ⅱ型刀具和優(yōu)化后的工藝參數(shù) 進行LiF晶體階梯靶樣品的加工，能夠得到8.40nmR