微細(xì)切削刀具設(shè)計理論與微銑鉆刀具制造技術(shù)基礎(chǔ)

微細(xì)切削刀具作為發(fā)展微細(xì)切削和微小型系統(tǒng)的基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)，是目前國內(nèi)外微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本項目在深入揭示微細(xì)切削刀具作用機(jī)制與失效機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合金屬材料結(jié)構(gòu)件微細(xì)切削工藝中大量采用的微細(xì)銑刀、鉆頭的設(shè)計與制造，開展了系統(tǒng)的刀具材料適配性選擇，刀具幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與方法，動平衡設(shè)計理論與方法，精密磨削和聚焦離子束銑削成形，刀具定位強(qiáng)化與減摩改性技術(shù)研究。從理論上闡明了非自由微細(xì)切削機(jī)理、刀具作用微區(qū)的微分幾何設(shè)計原理、刀具幾何結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)分析、刀具摩擦學(xué)與界面電物理電化學(xué)設(shè)計理論等關(guān)鍵科學(xué)問題。提出一種基于刃口局部強(qiáng)度和排屑規(guī)劃的微細(xì)準(zhǔn)自由切削刀具設(shè)計理論，以及微銑鉆刀具變頻磁脈沖定位強(qiáng)化處理技術(shù)，建立了適用于微細(xì)切削刀具的設(shè)計理論與制造工藝，為開發(fā)形成具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的微細(xì)切削刀具技術(shù)提供了系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論依據(jù)和方法指導(dǎo)。

微細(xì)切削刀具作為發(fā)展微細(xì)切削和微小型系統(tǒng)的基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)，是目前國內(nèi)外微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。（1）本申請擬在深入揭示微細(xì)切削刀具作用機(jī)制與失效機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合金屬材料結(jié)構(gòu)件微細(xì)切削工藝中大量采用的微細(xì)銑刀、鉆頭和車銑刀的設(shè)計與制造，開展系統(tǒng)的刀具幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與方法，動平衡設(shè)計理論與方法，刀具材料適配性選擇，精密磨削、聚焦離子束銑削與超短激光刻蝕成形，刀具定位強(qiáng)化與減摩改性技術(shù)研究。（2）擬從理論上闡明非自由微細(xì)切削機(jī)理、刀具作用微區(qū)的微分幾何設(shè)計原理、刀具幾何結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)和熱力學(xué)分析、刀具摩擦學(xué)與界面電物理電化學(xué)設(shè)計理論等關(guān)鍵科學(xué)問題。（3）擬提出一種基于刃口局部強(qiáng)度和排屑規(guī)劃的微細(xì)準(zhǔn)自由切削刀具設(shè)計理論，以及微銑鉆刀具變頻磁脈沖定位強(qiáng)化處理技術(shù)，建立適用于微細(xì)切削刀具的設(shè)計理論與制造工藝規(guī)范，為開發(fā)形成具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的微細(xì)切削刀具技術(shù)提供系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論依據(jù)和方法指導(dǎo)。

微切削的切削深度和進(jìn)給量都非常小，因此單位切削面積上的切削力較大，同時產(chǎn)生很大的熱量，使刀刃尖端局部區(qū)域的溫度升高，因此在微切削對刀具材料的性能要求較高，需采用耐磨、耐熱、高溫硬度高、高溫強(qiáng)度好的刀具材料，隨著回轉(zhuǎn)最小直徑的微小化，要求回轉(zhuǎn)刀具的抗彎強(qiáng)度、剛性與斷裂韌性均應(yīng)較高。

除了刀具材料外，刀具的幾何形狀對于實現(xiàn)微切削加工至關(guān)重要。在微切削條件下，精確地切除極薄的材料需要極其鋒利的切削刃，也就是極小的刃口半徑。不僅如此，刃口鋒利度還關(guān)系到切削表面質(zhì)量、微觀組織型貌以及晶格位錯等。精確測量刀具刃口輪廓是保證刀具刃口研磨和進(jìn)行微細(xì)切削過程質(zhì)量分析的前提。