超精密切削論文切削加工技術(shù)論文（精品論文）

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1、超精密切削論文切削加工技術(shù)論文超精密切削加工技術(shù)探析摘要：超精密切削加工主要是由高精度的機床和單晶金剛石刀具進(jìn)行的，故一般稱為金剛石刀具具切削或SPDTO對超精密切削加工技術(shù)及其機理進(jìn)行介紹和總結(jié)，希望對超精密加工行業(yè)同事有所指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：超精密切削；金剛石；機床通常，按加工精度劃分，可將機械加工分為一般加工、精密加工、超精密加工三個階段。加工精度在0.1-1pm,加工表面粗糙度在Ra0.02~0.1pim之間的加工方法稱為精密加工；精度高于表面粗糙度小于Ra0.01)im之間的稱為超精密加工。因此，如果從去除單位尺寸將切削加工加以區(qū)別的話，以微米級的去除，才屬于超精密加工。1金剛石

2、刀具切削的機理超精密切削加工主要是由高精度的機床和單晶金剛石刀具進(jìn)行的，故一般稱為金剛石刀具切削或SPDT(SinglePointDiamondTurning)o金剛石刀具的超精密切削加工雖有很多優(yōu)點,但要使金剛石刀具超精密切削達(dá)到預(yù)期的效果，并不是很簡單的事，許多因素都對它有影響。1.1切削厚度與材料切應(yīng)力的關(guān)系金剛石刀具超精密切削屬微量切削，其機理和普通切削有較大差別。精密切削時要達(dá)到0.1微米的加工精度和Ra0.01微米的表面粗糙度，刀具必須具有切除亞微米級以下金屬層厚度的能力。由于切深一般小于材料品格尺寸，切削是將金屬晶體一部分一部分地去除。因此,精密切削在切除多余材料吋，刀

3、具切削要克服的是晶體內(nèi)部非常大的原子結(jié)合力，于是刀具上的切應(yīng)力就急劇增大，刀刃必須能夠承受這個比普通加工大得多的切應(yīng)力。切削厚度與切應(yīng)力成反比，切削厚度越小,切應(yīng)力越大。當(dāng)進(jìn)行切深為0.1微米的普通車削時,其切應(yīng)力只有500MPa；當(dāng)進(jìn)行切深為0.8微米的精密切削吋，切應(yīng)力約為10000MPao因此精密切削吋,刀具的尖端將會產(chǎn)生根大的應(yīng)力和很大的熱量，尖端溫度極高,處丁高應(yīng)力高溫的工作狀態(tài)，這對于…般刀具材料是無法承受的。因為普通材料的刀具，其刀刃的刃口不可能刃磨得非常銳利，平刃性也不可能足夠好,這樣在高應(yīng)力和高溫下會快速磨損和軟化，不能得到真正的鏡面切削表面。而金剛石刀具卻有很好的

4、高溫強度和高溫硬度,能保持很好的切削性能,而不被軟化和磨損。1.2材料缺陷及其對超精密切削的影響金剛石刀具超精密車削是一種原子、分子級加工單位的去除(分離)加工方法,要從工件上去除材料，需要相當(dāng)大的能量，這種能量可用臨界加工能量密度§(J/cm3)和單位體積切削能量?(J/cm3)來表示。臨界加工能量密度就是當(dāng)應(yīng)力超過材料彈性極限時，在切削相應(yīng)的空間內(nèi)，由于材料缺陷而產(chǎn)生破壞時的加工能量密度；單位體積切削能量則是指在產(chǎn)生該加工單位切削吋，消耗在單位體積上的加工能量。從工件上耍去除的一塊材料的大小(切削應(yīng)力所作用的區(qū)域)就是加丁單位，加工單位的大小和材料缺陷分布的尺寸大小不同時，被加丁

5、材料的破壞方式就不同。2超精密金剛石刀具切削當(dāng)加工應(yīng)力作用在比位錯缺陷平均分布間隔一微米則還要狹窄的區(qū)域時，在此狹窄區(qū)域內(nèi)是不會發(fā)生由于位錯線移動而產(chǎn)生材料滑移變形。當(dāng)加匚應(yīng)力作用在比位錯缺陷平均分布間隔還要寬的范圍內(nèi)時,位錯線就會在位錯缺陷的基礎(chǔ)上發(fā)生滑移，同時在比剪切應(yīng)力理論值低得多的加工應(yīng)力作用下，晶體產(chǎn)生滑移變形或塑性變形。當(dāng)加工應(yīng)力作用在比晶粒大小更寬的范圍時，多數(shù)情況易發(fā)生由晶界缺陷所引起的破壞。實際上，在比微錯缺陷平均分布間隔還要小的范圍內(nèi)，還存在著空位、填隙原子等缺陷，會演變成位錯并發(fā)生局部塑性滑移.因此實際剪切強度比理論值低，實際的臨界加工能量密度和單位體積切削能量

6、比理論值也要低得多。2.1金剛右刀具起精密車削表而的形成用金剛石刀具超精密車削形成表面的主要影響因素有幾何特性、塑性變形和機械加工振動等。兒何特性主要是指刀具的形狀、兒何角度、刀刃的表面粗糙度和進(jìn)給量等。它主要影響與切削運動力向相垂直的橫向表面粗糙度。圖a表示了在切削吋,主偏角kr、副偏角kr和進(jìn)給量f對殘留而積高度的影響。圖屮ap為切削深度,Ry為表面粗糙度的輪廓最人高度，由幾何關(guān)系可知：Ry=f/(ctgkr+ctgk')r圖b表示了在切削時,刀尖圓弧半徑re和進(jìn)給量f對殘留面積高度的影響，其兒何關(guān)系如下：Ry-f2/8re圖22.2金剛右刀具超精密車削的切屑形成金剛石刀具超精密

7、車削所能切除金屬層的厚度標(biāo)志其加工水平。當(dāng)前，最小切削深度可達(dá)0.1微米以下，其主要影響因素是刀具的鋒利程度，一般以刀具的切削刃鈍圓半徑rn來表示。超精密車削所用的金剛石車刀,其切削刃鈍圓半徑一船小于0.5微米,而切削吋的切削深度即和進(jìn)給量f都很小，因此，在一定的切削刃鈍圓半徑下,如果切削深度太小,則可不能形成切屑。切屑能否形成丄要取決于切削刃鈍圓圓弧處每個質(zhì)點的受力情況，在自由切削條件下，切削刃鈍圓圓弧上某一質(zhì)點A的受力情況見圖。該點有切向分力Fz和法向