Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu thực nghiệm về chế tạo vi công cụ gốm kim loại (WC-Co) bằng phương pháp mài nghiêng có kiểm soát (CIG)
Tóm tắt
Cemented carbide (WC-Co) là một loại vật liệu gốm kim loại đã thu hút sự chú ý của nhiều học giả nhờ vào tính chất ưu việt của nó. Trong bài báo này, một phương pháp mới mang tên mài nghiêng có kiểm soát (CIG) được đề xuất để chế tạo nền vi gốm kim loại. Cơ chế gia công trong quá trình CIG đã được nghiên cứu; rất nhiều nền vi, có đường kính từ 8 đến 120 μm, đã được chế tạo thành công; và các tham số quan trọng để đạt được kết quả gia công phù hợp đã được đưa ra. Hai công cụ vi cực nhỏ, với đường kính lần lượt là 8 μm và 20 μm, và tỷ lệ khía cạnh (cho cả hai) lớn hơn 50, đã được chế tạo bằng phương pháp CIG. Mối quan hệ giữa đường viền công cụ và góc nghiêng (θ) đã được làm rõ, và góc nghiêng tối ưu được xác định là 0,5°. Sự khác biệt khi mài ở các vị trí bánh xe khác nhau đã được nghiên cứu và so sánh, và một vị trí mài tối ưu đã được tìm thấy. Một thí nghiệm đối chứng đã được thiết kế và thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp CIG và phương pháp mài truyền thống, và bề mặt chi tiết gia công đã được quan sát bằng thiết bị đo bề mặt và kính hiển vi điện tử quét (SEM); phát hiện rằng bề mặt gia công của phương pháp CIG tương đối mịn màng và đồng đều, trong khi bề mặt gia công của phương pháp truyền thống lại thô bạo và không đồng đều. Một mô hình độ nhám bề mặt cho phương pháp CIG đã được xây dựng, biểu thức tương ứng đã được suy diễn, và cuối cùng mô hình độ nhám bề mặt đã được xác nhận bằng thực nghiệm. Phương pháp CIG được đề xuất trong nghiên cứu này không chỉ là một thiết bị đơn giản mà còn rẻ tiền và hiệu quả, và nó được kỳ vọng sẽ trở thành một phương pháp tùy chọn để chế tạo công cụ vi.
Từ khóa
#Hợp kim gốm kim loại #mài nghiêng có kiểm soát #công cụ vi #độ nhám bề mặt #gia công vi môTài liệu tham khảo
Masuzawa T (2000) State of the art of micromachining. CIRP Ann Manuf Technol 49(2):473–488
Ohmori H, Katahira K, Naruse UTY, Nakao A, Mizutani M (2007) Microscopic grinding effects on fabrication of ultra-fine micro tools. CIRP Ann Manuf Technol 56(1):569–572
Aurich JC, Carrella M, Walk M (2015) Micro grinding with ultra small micro pencil grinding tools using an integrated machine tool. CIRP Ann Manuf Technol 64(1):325–328
Onikura H, Ohnishi O, Take Y, Kobayashi A (2000) Fabrication of micro carbide tools by ultrasonic vibration grinding. CIRP Ann Manuf Technol 49(1):257–260
Aurich JC, Engmann J, Schueler GM, Haberland R (2009) Micro grinding tool for manufacture of complex structures in brittle materials. CIRP Ann Manuf Technol 58(1):311–314
Zhang ZY, Cui JF, Wang B, Wang ZG, Kang RK, Guo DM (2017) A novel approach of mechanical chemical grinding. J Alloy Compd 726:514–524
Zhang ZY, Du YF, Wang B, Wang ZG, Kang RK, Guo DM (2017) Nanoscale wear layers on silicon wafers induced by mechanical chemical grinding. Tribol Lett 65:132
Zhang ZY, Huang SL, Wang SC, Wang B, Bai Q, Zhang B, Kang RK, Guo DM (2017) A novel approach of high-performance grinding using developed diamond wheels. Int J Adv Manuf Technol 91(9–12):3315–3326
Zhang ZY, Wang B, Kang RK, Zhang B, Guo DM (2015) Changes in surface layer of silicon wafers from diamond scratching. CIRP Ann Manuf Technol 64(1):349–352
Zhang ZY, Guo DM, Wang B, Kang RK, Zhang B (2015) A novel approach of high speed scratching on silicon wafers at nanoscale depths of cut. Sci Rep 5:16395
Cheng X, Wang ZG, Nakamoto K, Yamazaki K (2011) A study on the micro tooling for micro/nano milling. Int J Adv Manuf Technol 53(5–8):523–533
Chen ST, Tsai MY, Lai YC, Liu CC (2009) Development of a micro diamond grinding tool by compound process. J Mater Process Technol 209(10):4698–4703
Perveen A, San WY, Rahman M (2012) Fabrication of different geometry cutting tools and their effect on the vertical micro-grinding of bk7 glass. Int J Adv Manuf Technol 61(1–4):101–115
Butler-Smith PB, Axinte D, Daine M (2012) Solid diamond micro-grinding tools: from innovative design and fabrication to preliminary performance evaluation in Ti-6Al-4V. Int J Mach Tools Manuf 59:55–64
Cabrera M, Dahmania R, Layounia Y, Semet V (2016) Micro EDM milling with electrochemical fabrication of ultra-thin microtools and mapping of electrical microdischarges. Proceed CIRP 42:650–655
Ali MY, Ong AS (2006) Fabricating micromilling tool using wire electrodischarge grinding and focused ion beam sputtering. Int J Adv Manuf Technol 31(5–6):501–508
Chern GL, Wu YJE, Cheng JC, Yao JC (2007) Study on burr formation in micro-machining using micro-tools fabricated by micro-edm. Precis Eng 31(2):122–129
Hourmand M, Sarhan AAD, Noordin MY (2017) Development of new fabrication and measurement techniques of micro-electrodes with high aspect ratio for micro edm using typical edm machine. Measurement 97:64–78
Yin Q, Wang X, Wang P, Qian Z, Zhou L, Zhang Y (2016) Fabrication of micro rod electrode by electrical discharge grinding using two block electrodes. J Mater Process Technol 234:143–149
Xu K, Zeng YB, Li P, Zhu D (2017) Vibration assisted wire electrochemical micro machining of array micro tools. Precis Eng 17:487–497
Wang YF, Zeng YB, Qu NS, Zhu D (2016) Electrochemical micromachining of small tapered microstructures with sub-micro spherical tool. Int J Adv Manuf Technol 84(5–8):851–859
Wang B, Zhang ZY, Chang KK, Cui JF, Rosenkranz A, Yu JH, Lin CT, Chen GX, Zang KT, Luo J, Jiang N, Guo DM (2018) New deformation-induced nanostructure in silicon. Nano Lett 18(7):4611–4617
Sun Y, Gong YD (2018) Experimental study on fabricating spirals microelectrode and micro-cutting tools by low speed wire electrical discharge turning. J Mater Process Technol 258:271–285
Liu XF, Zhang JH, Hu XY, Wu DB (2019) Influence of tool material and geometry on micro-textured surface in radial ultrasonic vibration-assisted turning. Int J Mech Sci 152:545–557
Ji W, Zou B, Zhang S, Xing H, Yun H, Wang Y (2018) Design and fabrication of gradient cermet composite cutting tool, and its cutting performance. J Alloy Compound 732:25–31
Malkin S (1989) Grinding technology: theory and applications of machining with abrasives. SME