基于聚焦離子束技術(shù)的微刀具制造方法及關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、隨著制造業(yè)向微型化發(fā)展的趨勢(shì)，微小型系統(tǒng)、精密裝備儀器裝置、微小型結(jié)構(gòu)件等的需求日益迫切，對(duì)相應(yīng)的加工技術(shù)提出了更高的要求。微細(xì)切削是一種適應(yīng)多種材料微小型零件或結(jié)構(gòu)精密加工需求的微細(xì)加工技術(shù)，而微細(xì)切削刀具作為發(fā)展微細(xì)切削加工技術(shù)的重要基礎(chǔ)技術(shù)，其制備方法一直是制約微細(xì)切削技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，特別是具有微米級(jí)特征尺寸，納米級(jí)鋒銳刃口及復(fù)雜形狀微刀具的制備更是其中的難點(diǎn)。本文針對(duì)相應(yīng)的微細(xì)切削加工需求和存在的問(wèn)題，研究了基于聚焦離子

2、束(FIB)銑削技術(shù)制備微細(xì)切削刀具的方法，并對(duì)加工工藝、刃口測(cè)量、實(shí)際應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)開展了系統(tǒng)的研究，解決了微刀具制造中的難點(diǎn)，提高了我國(guó)工具行業(yè)對(duì)微細(xì)切削刀具的自主開發(fā)能力。
　　 本文首先搭建了基于FIB技術(shù)制備微刀具的系統(tǒng)平臺(tái)，將聚焦離子束/掃描電子顯微鏡(FIB/SEM)雙束系統(tǒng)與樣品旋轉(zhuǎn)器相結(jié)合，精確控制了刀具相對(duì)離子束的方位，解決了微刀具制備中多自由度加工和高精度定位的技術(shù)瓶頸。
　　 提出了基于FIB銑削

3、技術(shù)制備微刀具的加工方法，優(yōu)化了制備流程及加工工藝，獲得了具有納米級(jí)鋒銳刃口、高精度特征尺寸以及各種復(fù)雜形狀的微刀具。研究了微刀具的超精密切削性能，分析了硬質(zhì)合金(WC)、立方氮化硼(CBN)、聚晶金剛石(PCD)以及單晶金剛石(SCD)等典型材料的切槽微刀具在不同的切削參數(shù)下對(duì)加工結(jié)果的影響。
　　 研究了利用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)測(cè)量微刀具刃口半徑的方法，利用FIB修整AFM探針的方法實(shí)現(xiàn)了微刀具刃