精密与超精密加工课件 第二章.ppt

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1、疏达2008年9月Precisionandultraprecisionmachining精密和超精密加工技术10/7/2021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

2、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。10/7/20212.1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10/7/20212.7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

3、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10/7/2021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

4、时刀具的切削速度、磨损和耐用度10/7/2021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10/7/2021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

5、耐用度10/7/2021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10/7/2021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时，积屑瘤的高度变化不大，但在背吃刀量>25μm后，h0值将随着背吃刀量的增加而增加。2.2超精密

6、切削时积屑瘤的生成规律2、进给量f和背吃刀量的影响10/7/2021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10/7/20211）积屑瘤前端R大约2～3μm，实际切削力由刃口半径R起作用，切削力明显增加。2）积屑瘤与切削层和已加工表面间的摩擦力增大，切削力增大。3）实际切削厚度超过名义值，切削厚度增加hD-hDu，切削力增加。2.2超精密切削时积屑瘤的生成规律切削模型分析实际切削厚度10/7/2021积屑瘤高

7、度大，表面粗糙度大，积屑瘤小表面粗糙度小。并且可以看出，切削液减小积屑瘤，减小加工表面粗糙度。2.2超精密切削时积屑瘤的生成规律二、积屑瘤对切削力和加工表面粗糙度的影响2、对加工表面粗糙度的影响10/7/2021由图2-12知，在有切削液的条件下，切削速度对加工表面粗糙度的影响很小。图2-13说明，不同切削速度下均得到表面粗糙度极小的加工表面—镜面。2.3切削参数变化对加工表面质量的影响1、切削速度的影响一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响10/7/2021在进给量f<5μm/r时，均达到Rmax<0.05μm的加工表

8、面粗糙度。2.3切削参数变化对加工表面质量的影响2、进给量的影响一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响10/7/2021修光刃长度常取0.05～0.20mm。修光刃的长度过长，对加工表面粗糙度影响不大。修光刃有直线和圆弧两种，加工时要精确对刀，使修光刃和进给方向一致。圆