《精密和超精密加工技术 Precision and ultraprecision machining》第2章 超精密切削与金刚石刀具

Precision and ultraprecision machining 密离线 姜春晓 2005年8月 2021/2/21

2021/2/21 姜春晓 2005年8月 Precision and ultraprecision machining 精密和超精密加工技术

e3号超等閨与网写昌 超精密切削是使用精密的单晶天然金刚石刀具加工 有色金属和非金属,可以直接加工出超光滑的加工表 面(粗糙度Ra0.02~0.005m,加工精度<0.01μm)。 用于加工:陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射 镜、红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计 算杋磁盘、激光打印机的多面棱镜、录像机的磁头、 复印机的硒鼓、菲尼尔透镜等。 超精密切削也是金属切削的一种,当然也服从金属 切削的普遍规律 金刚石刀具的超精密加工技术主要应用于单件大型 超精密零件的切削加工和大量生产中的中小型超精密 零件加工。 2021/2/21

2021/2/21 第2章 超精密切削与金刚石刀具 超精密切削是使用精密的单晶天然金刚石刀具加工 有色金属和非金属，可以直接加工出超光滑的加工表 面(粗糙度Ra0.02～0.005µm，加工精度<0.01µm)。 用于加工：陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射 镜、红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计 算机磁盘、激光打印机的多面棱镜、录像机的磁头、 复印机的硒鼓、菲尼尔透镜等。 超精密切削也是金属切削的一种，当然也服从金属 切削的普遍规律。 金刚石刀具的超精密加工技术主要应用于单件大型 超精密零件的切削加工和大量生产中的中小型超精密 零件加工

e3号超等閨与网写昌 2超精密切削时刀县的切削速度、磨损和耐用度 超精密切削时积屑瘤的生成规律 2切的参数变化对加工表面质量的影响 24刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量 的影响 25超精密切削时的最小切削厚度 ②③金刚石刀具晶面这择对切削变形和加工 表面质量的影响 2021/2/21

2021/2/21 2.1超精密切削时刀具的切削速度、磨损和耐用度 2.2超精密切削时积屑瘤的生成规律 2.3切削参数变化对加工表面质量的影响 2.4刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量 的影响 2.5超精密切削时的最小切削厚度 2.6金刚石刀具晶面选择对切削变形和加工 表面质量的影响 第2章 超精密切削与金刚石刀具

e3号超等閨与网写昌 7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性 能和晶体结构 8③金刚石晶体各晶面的耐磨性和好磨难磨方向 9单晶金刚石刀具的磨损破损机理 0金刚石晶体的定向 2叫金刚石刀具的设计与制造 2021/2/21

2021/2/21 2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性 能和晶体结构 2.8金刚石晶体各晶面的耐磨性和好磨难磨方向 2.9单晶金刚石刀具的磨损破损机理 2.10金刚石晶体的定向 2.11金刚石刀具的设计与制造 第2章 超精密切削与金刚石刀具

切削速度向来是影响刀具耐用度最主要的因素,但 是切削速度的高低对金刚石刀具的磨损大小影响甚 微,刀具的耐用度极高。原因是:金刚石的硬度极 高,耐磨性好,热传导系数高,和有色金属间的摩 擦系数低,因此切削温度低,在加工有色金属时刀 具耐磨度甚高,可用很高的切削速度1000 2000m/min,而刀具的磨损甚小 超精密切削实际速度的选择根据所使用的超精密机 床的动特性和切削系统的动特性选取,即选择振动 最小的转速。 2021/2/21

2021/2/21 ➢ 切削速度向来是影响刀具耐用度最主要的因素，但 是切削速度的高低对金刚石刀具的磨损大小影响甚 微，刀具的耐用度极高。原因是：金刚石的硬度极 高，耐磨性好，热传导系数高，和有色金属间的摩 擦系数低，因此切削温度低，在加工有色金属时刀 具耐磨度甚高，可用很高的切削速度1000～ 2000m/min，而刀具的磨损甚小。 ➢ 超精密切削实际速度的选择根据所使用的超精密机 床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动 最小的转速。 2.1 超精密切削时刀具的切削速度、磨损和耐用度

2精密饧閨具的饧。磨曷扈 目你 田 4 切削路程/m 切削路程/km b) 图2-1金刚石刀具的磨损试验加工材料:非电解镍 a)切最初300m时b)切20km时 总结:天然单晶金刚石刀具只能用在机床主轴转 动非常平稳的高精度车床上,否则由于振动金刚 石刀具将会很快产生刀刃微观崩刃。 2021/2/21

2021/2/21 总结：天然单晶金刚石刀具只能用在机床主轴转 动非常平稳的高精度车床上，否则由于振动金刚 石刀具将会很快产生刀刃微观崩刃。 2.1 超精密切削时刀具的切削速度、磨损和耐用度

2精密饧閨具的饧。磨曷扈 图2-3:图a是刀刃磨损的正 常情况,图b是剧烈磨损情 况,可以看到磨损后成层状 刀具磨损为层状徼小剥落。 图2-2单晶金刚石车刀磨损区概貌 图2-4:图中所示沿切削速 度方向出现磨损沟槽,由于 金刚石和铁、镍的化学和物 理亲和性而产生的腐蚀沟槽 图2-5:金刚石切削时,若 有微小振动,就会产生刀刃 微小崩刃 中415x,15,1 图2-3金刚石刀具的磨损情况 2021/2/21

2021/2/21 图2-3：图a是刀刃磨损的正 常情况，图b是剧烈磨损情 况，可以看到磨损后成层状， 即刀具磨损为层状微小剥落。 图2-4：图中所示沿切削速 度方向出现磨损沟槽，由于 金刚石和铁、镍的化学和物 理亲和性而产生的腐蚀沟槽。 图2-5：金刚石切削时，若 有微小振动，就会产生刀刃 微小崩刃。 2.1 超精密切削时刀具的切削速度、磨损和耐用度

②精密飘魑的丝值 切削参数对积屑瘤生成的影响 1、切削速度的影响 :篮款1: 殴应图 010020030 400500 600700800 图”【 图27超精密切前时切削速度对积屑瘤高度的影响 工件硬铝f=0.0075mm/rap=0.02mm 不管在多大的切削速度下都有积屑瘤生 成,切削速度不同,积屑瘤的高度也不 同。当切削速度较低时,积屑瘤高度较 高,当切削速度达到一定值时,积屑瘤 图26积细照片(所有照片放人倍数为60作 趋于稳定,高度变化不大。 v-121)62+=130d =114141s =531hb=653)=1单为/

2021/2/21 不管在多大的切削速度下都有积屑瘤生 成，切削速度不同，积屑瘤的高度也不 同。当切削速度较低时，积屑瘤高度较 高，当切削速度达到一定值时，积屑瘤 趋于稳定，高度变化不大。 2.2 超精密切削时积屑瘤的生成规律 1、切削速度的影响 一、切削参数对积屑瘤生成的影响

②精密飘魑的丝值 2、进给量和背吃刀量a的影响 f(um·rl) 图2-8进给量∫对积屑瘤高度的影响 图29背吃刀量a对积屑瘤高度的影响 =slim min ap=0. 02mm 硬铝=311m/minf=0.0075mm/r >由图28可以看出在进给量很小时,积屑瘤的高度很大, 在f=5μmr时,ho值最小,f值再增大时,ho值稍有增 由图2-9所示,在背吃刀量25m后,ho值将随着背吃 刀量的增加而增加。 2021/2/21

2021/2/21 ➢ 由图2-8可以看出在进给量很小时，积屑瘤的高度很大， 在f＝5μm/r时，h0值最小，f值再增大时，h0值稍有增 加。 ➢ 由图2-9所示，在背吃刀量 25μm后， h0值将随着背吃 刀量的增加而增加。 2.2 超精密切削时积屑瘤的生成规律 2、进给量f和背吃刀量  p 的影响

②精密飘魑的丝值 二、积屑瘤对切削力和加工表面粗糙度的影响 1、对切削力的影响 硬 紫铜 600 400 0100200300400500600700800 黄铜 v/(mmin I) 图27超精密切削时切削速度对积屑瘤高度的影响 图2-10超精切削时的切削力 工件硬铝f=0.0075mm/rap=0.02mm 积屑瘤高时切削力也大,积屑瘤小时切削力也小 与普通切削规律正好相反 2021/2/21

2021/2/21 积屑瘤高时切削力也大，积屑瘤小时切削力也小。 与普通切削规律正好相反。 2.2 超精密切削时积屑瘤的生成规律 1、对切削力的影响 二、积屑瘤对切削力和加工表面粗糙度的影响