微细切削加工影响因素研究.pdf

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1、·机械制造与研究·王志勇，等·微细切削加工影响因素研究微细切削加工影响因素研究王志勇，吴笑天，袁玉兰(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：概述了微细加工的应用领域以及加工范畴，通过对以往1O年中在微细加工以及超精密加工领域所做的大量实验进行了分析、整理和总结，从理论性、系统性及成熟性3个方面，讨论了微细加工机理及影响微细切削的因素，从而得出结论，为微细加工的研究提供参考。关键词：微纳尺度；微细切削；尺寸效应；切削速度中图分类号：TH16文献标志码：B文章编号：1671—5276(2010)0

2、6-0042-03ResearchingonMicromachiningMechanismWANGZhi—yong，WUXiao—tian，YUANYu—lan(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：Thispaperoutlinesthemicrofabricationapplicationfieldsandprocessingareas．Throu

3、ghanalysis，soilingandsummariza-tionofmicrofabricationandultra。precisionprocessingwhichhavebeendonebymanyscholarsathomeandabroadforthepasttenyears，lhemechanismandinfluencefactorarediscussedintheaspectsoftheory，systematizationandpefectionofconclusionsandarefe

4、renceisgiventomicrofabricationresearch．Keywords：micro-nanoscale；microcutting；sizeefect；cu~ingspeed0引言2微细切削影响因素近几年，随着光学、微电子学等领域的发展，产品的小由于微纳加工技术自身的优势以及各个领域对于微型化已经成为一种全球化的趋势。产品和设备的小型化细元器件迫切的应用需求，使得越来越多的学者致力于微不仅能够大大降低材料与能源的消耗，还能提高空间利用纳加工技术的研究，在过去的1O年中微纳加工技术的发率，

5、减轻自身质量等J。由于这些优点，小型化产品及设展尤为突出。通过对以往10年的中外学者研究成果的分备在生物医学、精密钟表、医疗器械、陀螺仪、光学仪器、航析和比对，将微纳加工技术和超精密加工技术等共性数据空航天、国防以及高科技电子产品等领域有着广阔的应用进行归纳，并得出对微纳加工技术发展有利的结论。前景，微纳加工技术逐渐引起各个领域的重视，并日益成2．1尺寸效应为研究及关注的焦点。与宏观切削不同，对于微细切削来讲，切削力与切削1微纳尺度能量都会随着材料的去处量的减少而减少，中外很多学者都对此进行了大量的实验验证，

6、此外当微切削进给量减少目前，为满足微型机械零件的应用及需求，小型化产到微米级别时，切削力会出现急剧增大的现象，此类现象品的零件尺寸一般为几毫米，零件几何特征尺寸只有几十归结为微纳尺度切削中的尺寸效应。至几百微米，属于微纳尺度加工范围。。在机械加工领与常规尺度切削相比，微细切削时，刀具前刀面参与域，关于微纳尺度普遍认可的定义是指介于宏观尺度和微切削的面积减小，刀刃附近区域将承担主要的材料去除工观尺度之间，零件尺寸范围为0．1mm～10l'llnl，几何特征作，此时刀具刃口半径对于切削变形和材料去除的影响不尺寸范

7、围为0．01mm—lmm的零件。容忽视；Vogler与Kim等人通过实验验证了最小切削伴随着对于小型化产品要求的提高，现有装备、制造厚度对切削厚度堆积的影响，他们发现在微细加工中，当水平与迫切的产品需求之间的矛盾日益凸现，小型化产品进给量小于切削厚度时，刀具经过工件，工件表面仅发生的制造成为制约产品小型化趋势的瓶颈，如何实现适用于弹性变形，而不是常规的切削，随着切削进给量的增加，当多种材料、结构复杂的小型化零件和几何特征的高精度、刀具刀刃半径与切削进给量大小相当时刀具在工件表面低成本的加工成为小型化制造技术的

8、关键。微纳尺度加产生耕切现象，此时工件产生弹塑性变形；当进给量增大工属于微观力学研究的范畴，既不同于宏观机械加工过程到远大于刀具刀刃半径时，此时刀具在切削中可视为锋也不同于微观原子级纳米加工，具有很强的尺度效应。利。微细切削模型如图1所示。基金项目：总装备部预研基金9140A18070209BQCl222作者简介：王志勇(1985一)，男，江苏南京人，南京理工大学硕士研究生，研究方向为先进加工技术及