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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,单击此处编辑母版标题样式,超精密切削与金刚石刀具,王永明,切削速度的选择：,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。,超精密切削的切削速度的选择,超精密切削时刀具的磨损和寿命,由于磨损极小，刀具寿命高，同一把刀具可以加工多的零件，零件尺寸一致性极好。,用金刚石刀具加工有色金属，刀具寿命极高，可达数百千米。,使用条件：必须在振动极小的设备上使用（很大程度上的崩刃是振动引起的,),好马配好鞍,好马配好鞍,好马配好鞍,好马配好鞍,好马配好鞍,超精密切削时积屑瘤的生成规律,1.,切削参数对积屑瘤的影响,（,1,）,切削速度,对积屑瘤的影响：一般材料的一般规律（未使用切削液）是随着速度增加而减小。（不一般：黄铜和纯铜）,（,2,）,进给量和背吃刀量,对积屑瘤的影响：,2.,积屑瘤对切削力的和表面粗糙度的影响,（,1,）,积屑瘤越大切削力越大（普通加工相反）,原因,有效刃口半径增大；摩擦力增加；实际切,削厚度增大。,（在宏观时的对切削力的影响的主因与微观时的主因不同）,（,2,）,积屑瘤的存在，会使表面粗糙度增大,3.,切削液可以有效减小积屑瘤，提升工件表面质量,切削参数变化对加工表面质量的影响,（1）切削速度,-,基本,无影响,（其他参数都合适时）,（2）进给量小,-,表面质量好（存在临界值）,修光刃（圆弧和直线（刃长有讲究）,-,可以提高加工质量,（4）背吃刀量与刀具切削刃钝圆半径共同影响表面质量,-,存在最优组合（可以写论文）。,（5）背吃刀量小,-,表面残留应力小（存在临界值由切削刃钝圆半径决定）,切削刃锐度对切削变形、加工表面质量的影响,金刚石刀具的测量：用,扫描电镜、原子力显微镜测量,。,刀刃越锋利,锐度小,切削变形小,-,切削力小,-,组织错位密度小,-,表层冷硬减小量小,-,表面残余应力越小,对加工要求高，宏观层面易坏,-,贵 贵 贵,加工质量,-,好 好 好,加工质量,-,好 好 好,加工质量,-,好 好 好,加工质量,-,好 好 好,加工质量,-,好 好 好,金刚石刀具超精密切削的若干理论问题,1.,最小切削厚度,-,目前极限,1nm,，金刚石切削刃钝圆半径应为,34nm,2.,金刚石刀具晶面的选择对切削变形和加工表面质量的影响,（,100,）晶面的车刀切削时的切削变形比用（,110,）晶面的车刀要小（,100,）晶面的车刀和（,110,）晶面的车刀的加工表面粗糙度相差不多。（,100,）晶面车刀切出的表面层残余应力小于用（,110,）晶面的车刀所切出的，特别是切向残余应力。,（,100,各种好但国内大部分还在车刀前刀面在用,110,晶面很可能的原因是加工问题）,3.,工件材料的晶体方向对切削变形和加工表面质量的影响,单晶体材料有很高的各向异性，不同晶向的切削变形和切削力都不相同。不同晶向的加工表面粗糙度都不相同。相同晶面的切削，晶面方向发生变化，切削变形和加工表面粗糙度也不相同。,对不同晶面和晶体方向的研究可以在加工时应用中用到,4.,脆性材料,-,实现塑性切削（锐度合适，角度合适，切削厚度要小）,对刀具的要求及金刚石性能和晶体结构,（,1,）对刀具材料的要求：,1）极高的硬度、耐磨性、和弹性模量，以保证刀具具有很长的寿命和很高的尺寸耐用度。,2）极锋利的刀刃、刀刃半径值极小、能实现超薄切削。,3）刀刃无缺陷、切削时将刃形复印到加工表面上，能得到超光滑的镜面。,4）与工件的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦系数低、能得到极好的表面完整性。,5,）切削刃粗糙度小,天然单晶金刚石的优点：硬度高、导热系数大、摩擦系数小、刀刃能磨得锋利，是不可替代的超精密切削刀具,。,（2）金刚石的晶体结构,1）在晶体中，各方位的原子面叫晶面，各方向的原子列叫晶向。,2）单晶金刚石晶体主要晶面有：100、110、111,金刚石晶体各晶面的耐磨性和好磨难磨方向,（1）金刚石晶体各晶面的耐磨性：,金刚石晶体的各向异性，在磨削率方向：,（110）晶面磨削率最高（111）晶体磨削率,最低,。,（2）金刚石晶体各晶体面的好磨和难磨方向：,（100）有四个好磨难磨方向；（110）有2个；（111)有3个。,（3）金刚石晶体研磨时磨擦系数的各向异性：,（110）晶体,摩,擦系数最大；（111）晶体磨擦系数最小。,摩,擦系数大，磨削率高,好磨方向；,（,100,）,（,111,）,（,110,）,金刚石刀具的设计与制造,设计方向：刀具实现更高的加工质量；更长的寿命,;,（1）金刚石刀具的几何形状,小圆弧刀具，直线刃刀具，大圆弧刃刀具,（2）单晶金刚石刀具的前刀面理论上应该选择（100）晶面。,（3）金刚石刀具小刀头的固定方法：机械固定；粉末冶金法固定；粘结或钎焊固定。,（4）影响金刚石刀具精研的因素：磨料粒度；研磨盘质量；研磨方向；精抛。,谢谢,
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