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超精密切削加工工艺

(2020-05-30 19:36:42) 百科综合

超精密切削加工工艺

超精密切削加工是相对于精密切削加工而言的,其所能达到的加工精度和表面质量更高。目前,将加工精度为0.01μm以下,加工表面粗糙度Ra小于0.01μm的切削加工称为超精密切削加工。

超精密切削加工是20 世纪60 年代发展起来的新技术,它在国防和尖端技术的发展中起到了重要的作用。例如,飞弹的命中精度是由惯性仪表的精度决定的。惯性仪表的关键零件是陀螺转子,若1kg的陀螺转子,其质心偏离其对称轴0.5 nm,则会引起100 m的射程误差和50m的轨道误差。

在切削速度方面,普通切削时,切削速度与刀具耐用度密切相关。而超精密切削时使用天然单晶金刚石刀具,切削刃可磨得极锋利,金刚石的硬度极高,耐磨性好,热传导係数高和工件材料的摩擦係数低,因此切削温度低,切削速度对金刚石刀具的磨损影响甚微。超精密切削要求得到超光滑加工表面和高加工精度,其切削速度主要取决于切削系统的动态特性,即选择振动最小的转速。只要避开工具机和切削系统的共振区,低速和高速都可以得到较好的加工表面质量。在加工批量小时可选择低速进行切削,在加工批量大且要求生产率高时可选择高速进行切削。
在积屑瘤影响方面,普通切削时积屑瘤可使刀具实际切削前角增大,使切削力有所下降。而在超精密切削时,积屑瘤将使金刚石刀具的刃口圆弧半径显着增加,实际切削厚度增大,工件、切屑与刀具的摩擦加剧,从而导致切削力明显增大,加工表面质量严重恶化。
在切削力方面,普通切削时,Fz>Fy而超精密切削时,往往是Fz<Fy。
工件材料对超精密切削也有着重要影响,尤其要注意以下几个问题:
  1. 表面出现不纯物,造成不规则的空穴和划伤;
  2. 初始表面的晶界出现阶梯;
  3. 加工工件有残余变形和残留应力;
  4. 对金刚石刀具有亲和性,产生黏结现象等。

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