摘要
纳米聚晶金刚石（NPD）刀具作为一种新型超硬材料刀具，具有硬度高、耐磨性好、切削性能优异等优点，是超精密切削脆性材料的理想刀具。但是纳米聚晶金刚石刀具在超精密切削脆性材料的过程中依然存在很多尚未解决的问题，例如：刃口强度不足导致刀具容易崩刃、刃口钝圆半径不合适导致刃口锋利度不足，这严重阻碍了NPD 刀具在超精密切削领域的应用。为了探究出合适刀具负前角和合适刀具切削刃钝圆半径来使得NPD刀具既具有较高的刃口强度又具有较好的刃口锋利度，本文对不同负前角和不同钝圆半径的NPD刀具的抛光工艺进行了研究，同时本文研究了负前角和钝圆半径对NPD刀具切削性能的影响规律。 首先设计了合适的夹具来抛光实现不同负前角的NPD刀具，通过先机械抛光后化学机械抛光的工艺流程来抛光得到不同负前角NPD刀具，然后分析主要的抛光工艺参数对切削刃质量的影响规律从而确定最佳抛光工艺参数，最终制备出表面粗糙度1.675nm，切削刃钝圆半径31nm的高质量负前角NPD刀具。 采用前角为0°、-10°、-20°、-30°的NPD刀具超精密切削氟化钙，分析不同切削距离后工件表面质量和刀具磨损量，发现采用前角-20°的NPD刀具超精密切削氟化钙后工件表面粗糙度最低、刀具磨损量最小、刀具使用寿命最长，负前角过大或过小都会导致工件表面质量降低、刀具磨损加剧。 采用抛光垫钝化的抛光方式来实现钝圆半径由小变大从而抛光得到不同钝圆半径的NPD刀具，实验发现钝化切削刃的实验方案能实现钝圆半径可控的目标，且钝圆半径与钝化时间的关系类似于对数函数的规律，然后分析主要的抛光工艺参数对切削刃质量的影响规律从而确定最佳抛光工艺参数，最终制备出不同切削刃钝圆半径NPD刀具。 采用钝圆半径为40nm、80nm、120nm、180nm的NPD刀具超精密切削氟化钙，分析不同切削距离后工件表面质量和刀具磨损量后发现采用钝圆半径 40nm 的 NPD刀具超精密切削氟化钙后工件表面粗糙度最低、刀具磨损量最小、刀具使用寿命最长，钝圆半径过大会导致工件表面质量降低、刀具磨损加剧。
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