第2章超精密切削与金刚石刀具详解
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金刚石刀具超精密切削的机理丶条件和应用范围
金刚石刀具是超精密切削中常用的刀具材料,其切削机理、条件和应用范围如下:
1.切削机理:
⏹金刚石刀具的切削刃非常锋利,在切削过程中能够实现“切入式切削”,
使切削力大大减小。
⏹金刚石的硬度极高,切削时不易被工件材料磨损,能够保持良好的切削刃
形状。
⏹金刚石的传热性能极佳,能够快速地将切削热量传递出去,从而降低切削
温度,减少热损伤。
1.切削条件:
⏹刀具刃口半径:为了实现超精密切削,需要将刀具的刃口半径减小到亚微
米级,以提高切削的精度和表面粗糙度。
⏹切削用量:为了减小切削力和热量,需要选择较小的切削深度和进给速度,
以提高切削效率。
⏹工件材料:金刚石刀具适用于加工各种硬材料,如淬火钢、硬质合金等。
但是,对于一些韧性较大的材料,需要进行预处理或选择其他刀具材料。
1.应用范围:
⏹金刚石刀具广泛应用于超精密切削领域,如光学零件、轴承、硬盘磁头、IC
芯片等高精度、高表面质量的零件加工。
⏹在加工过程中,金刚石刀具还可以用于制作各种微细结构,如微孔、微槽
等。
综上所述,金刚石刀具的超精密切削需要满足一定的条件,并具有广泛的应用范围。
超精密切削加⼯主要指⾦刚⽯⼑具的超精密切削超精密切削加⼯主要指⾦刚⽯⼑具的超精密切削。
超精密切削的⼯作机理:普通的切削的切削深度⼀般远⼤于材料晶粒的尺⼨,切削加⼯以数⼗计的晶粒团为加⼯单位,在切削⼒的作⽤下从基体上去除⾦属。
⽽超精密加⼯的切削层很薄或尺⼨很⼩,切削深度和进给量必然很⼩,特别是亚微⽶和纳⽶级的超精密切削,切削深度通常⼩于材料晶粒直径,使的切削只能在晶粒内部进⾏。
超精密切削时的切削⼒的特征为:切削⼒微⼩,单位切削⼒很⼤,切削⼒随着切削深度的减⼩⽽增⼤,⽽在切深很⼩时切削⼒却急剧上升。
超精密切削加⼯的特点与应⽤(1)单位切削⼒⼤实现纳⽶级的超精密加⼯的物理实质是切断材料的分⼦、原⼦间的结合,实现原⼦或者分⼦的去除,因此切削⼒必须超过晶体内部的分⼦、原⼦结合⼒。
(2)切削温度由于超精密切削的切削⽤量极⼩以及⾦刚⽯⼑具和⼯件材料具有的⾼导热性,因此超精密切削温度相当低。
(3)⼑刃圆弧半径对最⼩切削厚度的限制⼑具刃⼝半径限制了其最⼩的切削厚度,⼑具刃⼝越⼩,允许的最⼩切削厚度也越⼩。
超精密切削的应⽤超精密加⼯主要⽤于加⼯软⾦属材料以及光学玻璃、⼤理⽯和碳素纤维板等⾮⾦属材料,主要加⼯对象是精度要求很⾼的镜⾯零件。
(下图是超精密切削球⾯镜的加⼯原理图)球⾯镜的加⼯原理1-主轴;2-凹⾯镜;3-⼑具轴超精密磨削超精密磨削是当代能达到最低磨削表⾯粗糙度值和最⾼加⼯精度的磨削⽅法。
超精密磨削去除量最薄,采⽤较⼩修整导程和吃⼑量来修整砂轮,是靠超微细磨粒等⾼微刃磨削作⽤,并采⽤较⼩的磨削⽤量磨削。
超精密磨削要求严格消除振动,并保证恒温及超净的⼯作环境。
超精密磨削的光磨微细摩擦作⽤带有⼀定的研抛作⽤性质。
1.超精密砂轮磨削的磨削超精密砂轮磨削机理:( 1 ) 超微量切除超精密磨削是⼀种极薄切削,切屑厚度极⼩,磨削深度可能⼩于晶粒的⼤⼩,磨削就在晶粒内进⾏,因此磨削⼒⼀定要超过晶体内部⾮常⼤的原⼦、分⼦结合⼒,从⽽磨粒上所承受的切应⼒就急速地增加并变得⾮常⼤,可能接近被磨削材料的剪切强度的极限。