[00914871]纳米孪晶cBN超精密切削淬硬钢的加工机理及技术基础

该项目对用于刀具制造的纳米孪晶CBN(nt-cBN)块材的机械物理性能进行了研究，并完成了nt-cBN块材的焊接；对nt-cBN材料进行了机械刃磨机理的理论分析及实验验证，提出一种nt-cBN表层材料去除理论，脆塑转变临界研磨深度理论计算结果为23.9nm，并基于实验分析了研磨工艺参数对加工质量的影响规律；完成了nt-cBN刀具超精密切削淬硬钢的数值模拟分析模型的建立，对切削过程中的切屑形态、切削力、切削温度、残余应力等进行了数值模拟分析，进而优化刀具几何参数和切削工艺参数；研究了飞秒激光加工策略及工艺参数对刀具表面质量和刃口锋利度的影响机制，完成了nt-cBN毫米级尺寸切削刀具的轮廓加工，基于聚焦离子束(FIB)技术实现了切削刃钝圆半径低于60nm的nt-cBN圆弧刃微刀具的精密制造；采用nt-cBN刀具完成了淬硬钢的超精密切削加工实验，加工表面粗糙度Sa低于7nm，结合仿真结果研究了淬硬钢纳米级表面的形成机理，以及亚表层损伤即表面完整性的产生机制及影响因素；根据刀具磨损的实验和仿真结果，研究了nt-cBN刀具的磨损机理以及刀具磨损量和磨损形态随着工艺参数变化的演化过程，面向淬硬钢的超精密切削提出了nt-cBN刀具磨损的控制策略。