1、精選優質文檔-傾情為你奉上項目編號 南京航空航天大學研究生創新基地（實驗室）開放基金申請書項目名稱：自潤滑鋸片及其加工性能的研究申請人姓名：徐寶德申請人學號：SQ電子信箱：電 話：所在學院：機電學院導師姓名：蘇宏華電子信箱：電 話：申請日期：2011年11月4日2011年10月制一、簡表研究項目項目名稱自潤滑鋸片及其加工性能的研究申請經費一萬元起止時間2011 年 11 月至 2012 年 11 月申請人姓 名徐寶德學 號SQ性 別男出生日期1988年 7月 28日研究生類別（A、博士生 B、碩士生）B學科專業機械制造及其自動化研究方向高效精密加工技術所在學院機電學院聯系電話電子信箱xubao

2、de項目組成員姓 名學 號出生年月研究生類別所在學院、單位項目中的分工簽 字徐寶德SQ1988.07碩士生機電學院鋸片結構設計與制作丁蘭英B1973.12博士生機電學院鋸片鋸切性能實驗戴逢明SX1988.10碩士生機電學院自潤滑機理研究研究項目簡介（限300字以內） 金剛石鋸片廣泛應用于石材的加工，而石材加工是消耗金剛石最多的一個行業，因此金剛石鋸片性能的好壞將直接影響到石材的加工成本。傳統的金剛石鋸片主要有電鍍型或者焊接型兩種，其缺點在于或者是金剛石把持力不強，或者是金剛石無序排序，或者是由于加熱高溫而導致的金剛石表面石墨化，這些都將導致金剛石的快速消耗而降低其使用效率。因此，針對以上問題，

3、本課題擬設計一種自潤滑鋸片，其優點在于采用單層釬焊工藝來克服電鍍工藝對金剛石把持力不強和多層時節塊自身強度低等問題；采用金剛石的有序排布來最大限度的提高金剛石的有效利用率；采用固體潤滑技術來減少加工時由于摩擦所產生的熱量。二、項目意義、特色和創新性石材加工是消耗金剛石量最大的一個行業，約占金剛石總消耗量的70%-80%。石材加工時其鋸切加工的成本耗費一般都要占到制品總的成本的50%-60%上下，其中金剛石成本占據很大一個比重。因此，如何在保證加工效率的同時下盡可能降低金剛石的消耗時就成為石材加工行業的一個突出問題。本課題的提出正是為了解決這個問題。本項目成員均隸屬于徐九華教授領導的機電學院高效

4、精密加工研究所，本課題組長期以來對金剛石釬焊砂輪的制備原理、方法及其優勢與應用進行了深入的研究，廣泛開展了與國際學者的交流、溝通與學習，吸收了國內外的創新理念與先進技術。目前，課題組已熟練掌握了40/45#的金剛石釬焊技術，開發了多種具有顯著優勢的金剛石釬焊工具，在該領域走在了國際前列。該項目方向的擬定是基于課題組對硬脆性材料加工特性、金剛石釬焊工具先天優勢及固體潤滑技術的潤滑特點的潛心觀察與研究而提出的，其具有顯著的創新性和針對性。課題內容主要由鋸片結構設計、固體潤滑劑的添加方式、自潤滑機理研究、磨粒磨損機理和石材鋸切實驗等五部分組成，該研究過程循序漸進、理論實驗結合，具有現實可行性。課題擬

5、采用40/45#金剛石顆粒與Ag-Cu-Ti釬料進行焊接，設計“百葉輪式”創新鋸片結構，輔以自潤滑材料填充百葉輪間隙，對石材進行加工，預計在保持加工效率的情況下大幅提高鋸片壽命及降低加工成本。項目意義主要包括以下二點： （1） 獨特的鋸片結構設計，拓寬了鋸片的設計思路；（2） 將固體潤滑技術應用于鋸切加工中，可用于評價固體潤滑技術在機械加工領域的應用前景；本課題組在釬焊技術方面已有十幾年研究經驗，并取得了一系列成果，對該領域的國內外最新研究與應用成果一直給予密切關注。課題組多位老師長期從事釬焊方面的工作，熟悉釬焊技術在鋸切和磨削中的優勢所在，對釬焊技術在機械加工中的應用前景寄予了厚望。本項目具

6、有鮮明的特色：（1） 結合課題組在釬焊技術的優勢所在，實現以單層釬焊代替多層釬焊鋸片的功能；（2） 將固體潤滑技術引入到鋸片加工中，思路獨特，新穎，具備理論與應用雙重創新。本項目的創新性主要體現在以下個方面：（1） 獨特的結構設計。借鑒百葉輪的結構，設計了獨特的鋸片結構，巧妙實現了自潤滑材料填充；以單層釬焊實現多層釬焊砂輪的功能，以無序磨粒排布實現有序磨粒排序的功能。（2） 引入自潤滑功能。將固體潤滑劑與粘結劑（包括樹脂粘結劑和金屬粘結劑）結合，使得鋸片具備自潤滑功能，改善了鋸片的鋸切性能，提高了金剛石的使用壽命。三、研究內容及時間安排項目的主要研究內容由其兩大創新點衍生而來，分為三部分，各部

7、分工作之間是并行與串行結合的關系。具體而言：（1） 設計合理的自潤滑鋸片結構。 為克服單層釬焊金剛石鋸片只有一層磨粒層的缺憾，依靠單層釬焊金剛石工藝，設計鋸片結構以實現多層釬焊金剛石鋸片的功能，結構設計目的在于“如何實現磨粒在鋸片周向和徑向上的有序排布”，“如何克服鋸片焊接時對鋸片基體的影響”以及“如何保證外層磨粒喪失鋸切工作能力時能及時脫落”等。（2） 選擇合適的固體潤滑劑及確定其填充方式。 添加固體潤滑劑的作用在于減少摩擦來降低加工區域的溫度，因此，選用何種潤滑劑及其用量的多少來最大限度的達到潤滑效果、如何實現固體潤滑劑與鋸片表面的完整結合以及如何保證在加工過程中潤滑劑的消耗速度與金剛石的

8、損耗速度相一致便成為所需解決的問題。（3） 自潤滑鋸片的切削性能實驗。對所制備的自潤滑鋸片進行鋸切花崗石的鋸切性能實驗，以傳統的電鍍型鋸片相比，觀察其鋸切力、鋸切效率、鋸切功率及鋸片壽命，從而對鋸片的結構、固體潤滑劑的種類及其填充方式進行優化。該項目前期準備工作已于2011年9月陸續開展，目前工作進展順利，已完全鋸片的整體結構設計，進入到鋸片的制作階段。具體工作的時間安排如下：2011.11-2011.12 進行金剛石的釬焊實驗及鋸片所需的工裝夾具設置及制作，以便掌握熟練的鋸片制作方法。2011.12-2011.04 通過對比實驗來初步評價自潤滑鋸片的性能，以找出其優缺點。2012.04-20

9、12.08 基于上述所發現的缺點進行鋸片的工藝及參數優化。（如優化金剛石的周向距離、金剛石排布方式及固體潤滑劑的填充方法等）。2012.08-2012.11 完成自潤滑鋸片的自潤滑機理及磨粒磨損特性分析。補充實驗，完成項目的總結報告。四、研究方案及需要解決的關鍵技術問題依據項目主要研究內容所制定的總體研究路線如下圖1所示。圖1 總體研究路線其具體研究路線如下圖2所示。圖2 具體研究路線具體的研究方案由以下幾部分組成：1. 鋸片的結構設計方案鋸片的結構設計是該項目的主要創新點之一，在前期工作中，設計了如圖3所示的整體式鋸片結構方案。其缺點在于由于鋸片本身比較溥且具有較淺的臺階，導致基體的加工相當

10、困難，必須制備專用的夾具來加工；同時整體焊接時，鋸片基體的強硬度會降低，且產生較大的變成，因而影響鋸片的加工效率。因此，這種方案被舍棄。鋸片基體自潤滑填充劑金剛石磨粒 圖3 整體式鋸片結構另一種方案是拼接式鋸片結構，如圖4所示。其特點在于可將金剛石先釬焊在金剛石片上，再將金剛石片通過冷激光焊接技術焊接到鋸片基體上，這便可以避免焊接時對鋸片基體強硬度及其變形的影響，且鋸片基體的制作也相對簡單，因此簡化了鋸片的制作工藝，提升了鋸片的制造工藝性。金剛石片鋸片基體自潤滑填充劑金剛石磨粒 圖4 拼接式鋸片結構2. 自潤滑摩擦磨損試驗方案示意圖自潤滑機理研究是在鋸切摩擦磨損試驗平臺上完成的，為此預設計的實

11、驗平臺如圖5所示。自潤滑節塊是熱壓燒結的添加了固體潤滑劑的金屬節塊，將其固定在夾持件上，并裝好相應的配重以保持其動平衡，試驗時，由測力儀測出其力的大小，在三維視頻顯微鏡下觀察固體潤滑劑在自潤滑節塊上的分布。圖5 鋸切摩擦磨損試驗平臺3. 自潤滑鋸片的鋸切性能實驗最終制備的鋸片如圖4所示。在鋸切過程中以機床主軸電機電流、鋸切力及鋸片磨損量為指標，通過不同鋸切試驗條件下的對比試驗來研究討論鋸片的鋒利度、鋸切力、加工效率和壽命。在諸多技術難題中，項目重點關注的關鍵技術問題分別為：（1） 自潤滑鋸片的結構設計及制作；（2） 固體潤滑劑的添加方式，即如何保證固體潤滑劑的磨損速度與金剛石的磨損速度 保持一

12、致；（3） 鋸切過程中固體潤滑劑的潤滑機理。五、需要創新基地（實驗室）提供的儀器設備為開展本項目，需要創新基地（實驗室）提供的儀器設備包括：鋸片制造類設備：真空爐（VAF-20）、熱壓機（SMVB60）、高頻焊機（SPG-40AB）、精密臥軸矩臺平面磨床（MM7125）測試分析設備三向動態測力儀（KISTLER 9265B）、動態信號分析儀（HP 3562A）、精密研磨拋光機（UNIPOL 802）、體視顯微鏡（NV-3）、表面粗糙度測量儀（PS1）、顯微硬度計（HXS-1000）、三維視頻顯微鏡（KH-7700）、試樣精密切割機（ISOMET 1000）、數字式智能顯微硬度計（HXS-100

13、0A）、ZMC-II型磨粒靜壓強度測試儀、TI-03型磨粒沖擊強度測試儀、GXQ-2型金相試樣鑲嵌機、XD-6型金相顯微鏡、電子材料萬能試驗機（CMT6000）、以及掃描電鏡（QUANTA 200）、透射電鏡（HITACHI-800）、X-射線衍射儀（D/MAX-2500）等大型微觀分析設備。六、預期研究成果 通過上述研究，本項目預計能夠達到研究目標，并取得如下成果：（1） 獲得一種性能優良的自潤滑鋸片；（2） 制作一套完整的用于生產自潤滑鋸片所需的工裝夾具；（3） 在國內外期刊上發表學術論文2篇以上；（4） 申請相關專利項。七、經費預算 年度內容201 1 年201 2 年合計（萬元）原材料0.060.060.12設備支行及維護0.200.200.40試樣檢測