精密、超精密切削技术发展概况.pdf

《精密、超精密切削技术发展概况.pdf》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、精密◆超精密切削技术发展概况拳OVer订ewofPrecisionandUlt咫-PrecisionCuttingTechnology马利杰工学博士．副教授．中国机械工程学会高级会员，研究方向为先进切削理论与技术。近年来主持／参与省部级以上项目6项；发表学术论文30余篇；通过科技鉴定6项。其中获河南省科技进步二等奖1项。河南科技学院机电学院马利杰北京理工大学机械与车辆学院王西彬切削加工是指利用刀具切除毛坯上多余的材料，以获得加工精度和表面质量都符合要求的机械零件的工艺方法⋯。白世界上第一台切削机床发明以来，切削加工发展至今已有240多年的历史，已成为机械制造业中最基本的工

2、艺方法【2】。据统计，+国家自然科学基金资助项目(50935001)，河南省青年骨干教师资助项目(2011GGJs一130)，河南省科技攻关计划项目(1321022lOl52)资助。58航空制造技术·2015年第16期我国在精密和超精密机床、精密切削刀具、超精密检测等精密切削的关键技术方面与德国、日本、美国等制造强国相比仍有很大的差距。随着机床和刀具技术的发展，精密切削技术将朝着更高精度(分子去除、原子去除、量子技术等)等方面发展。因此，要达到甚至超过国外精密切削技术水平，我们仍有很长的路要走，至少还需要20～30年的努力。DoI：10．16080／i．issnl671．

3、833x．2015．16．058日前机械加工总量中约70％以上是由切削加工完成的，其在国民经济中具有重要的地位口】。随着科学技术的飞速发展，机械装备的精度要求越来越高，产品更新换代也越来越快。此外，环境恶化和能源枯竭都要求传统制造技术做出相应的改进和提高。为了适应制造技术的总体发展要求，传统切削加工也在不断优化和创新，呈现出精密化、高效化、绿色化的发展趋势，产生了诸如金刚石超精密切削、微细切削、振动切削、塑性切削等精密加工工艺，高速切削、强力切削等高效加工工艺，以及低温冷风切削、MQL润滑切削、干切削等绿色加工工艺。在对精密切削的一般机理和关键制约因素简要论述的基础上，本

4、文主要对金刚石超精密切削、微细切削、振动切削、塑性切削4种典型的精密切削工艺的内涵、特点、应用及其发展进行了简要分析和概括。精密切削及其关键制约因素1精密切削及其加工机理1．1精密和超精密切削的内涵精密加工主要是根据加工精度和表面粗糙度两项指标来划分的。通常将加工精度在o．1～l¨m、表面粗糙度月。在0．01～0．1斗m之间的切削方法称为精密切削，而把加工精度高于0．1斗m、加工表面粗糙度月。小于0．025¨m的切削方法称为超精密切削M。精密切削的关键是能够在被加工表面进行微量去除，即采用精密机床和精密刀具通过微量的切削深度和进给量在工件上切除极小的余量，以达到所需的加工

5、精度和表面粗糙度要求。故精密和超精密切削的加工原理是微量切削，又称为“极薄切削”f51。1．2精密和超精密切削的加工机理常规尺度切削时，由于切削深度和进给量较大，切削刀具刃口半径p与切削厚度矗。相差很远，常忽略刃口半径p的影响。而在精密和超精密切削条件下，受加工尺度和刃口半径的共同影响，将发生一系列特有的加工现象和机理，这就是所谓的刃口半径效应。刃口半径效应是精密切削特有的切削特征，将导致实际负前角、临界切削厚度等特殊现象。图1为精密切削的圆弧刃切削模型，由于切削厚度五。与刃口半径P相当，切削区刃口各点的实际前角各不相同，总体上表现为较大的负值，相比较刀具名义切削前角y。

6、，刀刃几何形状产生的实际负前角y。对精密切削的影响较大【6l。由于实际负前角的影响，被加工材料的剪切滑移不是发生在刀具与工件接触区的最低点D，而是发生在临界点A处，即剪切平面上剪切应力最大的位置。因此，把与4点对应的有效切削厚度称为临界切削厚度矗。。i。‘”。精密和超精密切削时，临界切削厚度矗嘛。是刀具所能实现的极限切削厚度，它的大小与刀工摩擦系数pt。和刀具刃口半径p直接相关。精密和超精密切削时，单位体积切削能量的形(J／cm3)的大小与加工单位的大小、材料缺陷分布的大小有关。由于材料内部存在晶界空隙、点缺陷、位错缺陷、微裂纹等不同层级的缺陷，当应力作用的区域不同时，材

7、料切除的破坏方式不同，则加工单位体积材料所消耗的切削能量形也就不同【8l。2实现精密切削的关键制约因素2．1精密和超精密切削机床机床性能是工件加工精度和表面质量的决定性因素，在切削过程中，机床的主轴回转精度、导轨运动精度、定位精度、刚度及其稳定性都要在已加工表面上得到复映。根据机械加工的一般规律：工作母机的精度通常要比被加工零件的精度高约一个数量级。因此，精密和超精密机床的主轴回转精度通常都在l仙m之内，有的甚至小于O．05岬；导轨直线度一般小于10¨盯l／100mm；定位精度小于O．1斗m，有的超精密车床可达0．01斗m；目