资源描述：
《影响超精密车削表面粗糙度几种主要因素分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、工艺与检测X影响超精密车削表面粗糙度几种主要因素分析王洪祥 董 申 李 旦(哈尔滨工业大学)摘要 论述了影响超精密车削表面粗糙度的几种主要因素,详细分析了刀具几何形状、最小切削厚度、不规则的金属变形、切削用量、振动等因素对加工表面粗糙度的影响,为超精密车削加工表面质量的控制提供了依据。关键词 超精密加工 变形 表面粗糙度 切削参数 超精密切削的主要目的是要切下一层极薄的金属刀面和后刀面的交线。实际上前刀面和后刀面的交线层,与普通切削相比,刀具前刀面参与切削部分面积减不可能为理想直线,而是一微观交接的曲线。该曲线小,而刀刃附近区域却要承担
2、大部分的切削工作,这对的形状可以近似用与其在不同位置的法平面相交成交所选择的刀具材料提出了更高的要求。另外,背吃刀线的平均曲率半径来反映,称其为刃口半径ρ。切削量从几微米减小到一微米以下时,车刀的尖端会受到时刃前区的应力状态十分复杂,应力集中造成金属中很大的应力作用,从而在单位面积上会产生很大的热位错集中,导致金属产生塑性变形和滑移分离,一部分量,使刀具尖端局部区域达到极高的温度。切削时采金属成为切屑沿前刀面流出,另一部分金属经后刀面用的背吃刀量越小,就越要求使用的刀具耐热性能高、熨压留在已加工表面。因为两部分金属运动方向不耐磨性强和硬度
3、高,而金刚石刀具恰恰能够满足上述同,必然使刀具刃口前金属呈拉伸状态,拉应力使刃前要求。因此,金刚石刀具被普遍认为是超精密加工最区金属的抗剪能力下降,在刀刃的直接作用下,金属产为理想的刀具。在超精密加工中,刀具的几何形状、振生滑移分离。刃口半径越小,应力越集中,变形越容动、刀具的磨损、机床的几何运动精度和工件材料的变易,切削力越小,加工表面质量越好。也就是说刃口半形等因素对超精密车削表面粗糙度具有显著的影响。径对切削过程有较大影响,同时对切削力、切削温度和切屑变形系数都有不同程度的影响。因此,提高刀具1 刀具几何形状对表面粗糙度的影响的锋锐
4、程度,可减小刀具对金属的挤压力,使金属的变 刀具的切削部分包括:前刀面、后刀面、刀具的圆形程度降低,减缓金属的冷作硬化,有助于提高切削过弧半径及刃口半径等要素,各种要素的不同组合形成程的稳定性,改善加工表面质量和延长刀具的使用寿[1]不同的切削形态。在切削过程中,刀具切削部分的形命。态直接影响着切削过程的稳定性和表面质量。理想状态下,采用圆弧刃金刚石刀具进行超精密车削加工软金属时,在工件加工表面形成轮廓峰和轮廓谷,它们之间的距离,被称为理论粗糙度(见图1),其大小等于2[1]f/8R(f为进给量,R为刀具圆弧半径)。超精密车削模型如图2
5、所示,在超精密切削塑性图1 理想状态下形成的表面微观形貌 图2 超精密车削模型金属时,主切削刃和前刀面的主要任务是去除金属,切另外,切削层金属被通过分流点O且平行于已加削层在前刀面的挤压作用下发生剪切滑移和塑性变工表面的分流线分为两部分,分流线以上的材料沿前形,然后形成切屑沿前刀面流出。前刀面的形状直接刀面流出,分流线以下的塑性变形层被O点以下的刀影响塑性变形的程度、切屑的卷曲形式和切屑刀具之刃熨压后成为已加工表面。经过熨压以后,刀刃下方间的摩擦特性,并直接对切削力、切削温度、切屑的折的材料产生严重的压缩变形,对已加工表面质量产生断方式和
6、加工表面质量造成显著影响。主切削刃是前直接影响。X国家自然科学基金资助(项目号:59835180)·26·《制造技术与机床》 2001年第4期©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.工艺与检测斜,左边界线由虚线1的位置变到实线2的位置;另2 最小切削厚度对表面粗糙度的影响外,用刀具切削金属时在已加工表面将产生弹性恢复 除了机床本身的性能以外,使用刀具切削刃有效变形,使加工表面的形状由虚线3的位置变为实线4地切除工件材料时,最小切削厚度(MTC)的可控性
7、和的位置,导致残留区高度的降低、表面粗糙度值相应减重复性是影响加工精度的主要因素。MTC不仅可以小。其中残留区的高低主要取决于所使用刀具的刃口反映切削刃的纳米级微观结构,还可以反映出刀具和半径的大小。刀具刃口半径不同产生的弹性恢复变形工件材料之间的相互作用状态。最小切削厚度被定义不同,其对应关系如下式所示。为能够从工件材料上有效地去除金属的最小厚度。切HS=Kρ(1)削厚度越小,工件材料抵抗塑性变形的能力越强,刀具E和材料原子之间的相互作用力越弱。当金刚石刀具刃口半径为几个纳米的特定切削环境下,最终可达到的加工精度与最小切削厚度为同一个数
8、量级。日本学者在高稳定的机床上使用特制的金刚石刀具切削单晶铜,获得了非常微细的切屑,并使最小切削厚度可以达到1nm。最小切削厚度这个变量随着刀具的几何形状和切削条件的不同而变化。美国和日本有关
