5 微細(xì)、精密和超精密切削加工技術(shù)
微細(xì)加工技術(shù)是指對微型機(jī)械、微小尺寸零件的加工技術(shù)。隨著航空航天、
| 工序 |
工件材料 |
切削速度
(m/min) |
進(jìn)給量
(mm/r) |
粗加工
(ap>0.64) |
淬硬高碳鋼 |
90～140 |
0.10～0.30 |
| 淬硬合金鋼 |
90～120 |
0.10～0.30 |
| 淬硬工具鋼 |
60～90 |
0.10～0.20 |
精加工
(ap>0.64) |
淬硬高碳鋼 |
120～180 |
0.10～0.20 |
| 淬硬合金鋼 |
120～150 |
0.10～0.20 |
| 淬硬工具鋼 |
75～110 |
0.10～0.20 |
國防工業(yè)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)以及生物工程技術(shù)的發(fā)展，各種小型化、微型化設(shè)備和微小尺寸零件 的應(yīng)用越來越多，各種微型機(jī)械和微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的制造對微細(xì)加工技術(shù)提出了新的要求，向現(xiàn)有制造技術(shù)的加工極限挑戰(zhàn)，發(fā)展精密加工、超微細(xì)加工 和納米加工技術(shù)已成為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。
微細(xì)加工除可通過電子束加工、離子束加工、化學(xué)加工等特種加工方法實(shí)現(xiàn)外，還可通過微細(xì)、超微細(xì)切削加工來實(shí)現(xiàn)。高精度機(jī)床和超穩(wěn)定加工環(huán)境是實(shí)現(xiàn)微細(xì)切 削加工的重要條件。由于微細(xì)切削的切削深度極小(通常小于材料的晶粒直徑)，切削只能在晶粒內(nèi)進(jìn)行，此時(shí)的切削方式相當(dāng)于對一個(gè)個(gè)不連續(xù)體進(jìn)行切削，使微 細(xì)切削具有斷續(xù)切削的性質(zhì)。選用精細(xì)研磨的金剛石刀具，用(1 0 0)或(1 10)晶面作為刀具的前、后刀面，在濕式切削條件下可實(shí)現(xiàn)對微量加工性(可用納米級表面粗糙度及在某一加工長度上對刀具磨損的忽略性來定義)好的工件材料 (如非晶體材料或有精細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)的材料)的微細(xì)切削加工。 通常將加工精度在0.1～1µm、加工表面粗糙度在Ra0.02～0.1µm的加工稱為精密加工；將加工精度高于0.1µm、加工表面粗糙度小于Ra0.01µm 的加工稱為超精密加工。精密和超精密切削加工的實(shí)現(xiàn)需要具備超精密機(jī)床設(shè)備和刀具、超穩(wěn)定的工作環(huán)境、超精密測量技術(shù)及儀器、用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和誤差補(bǔ)償?shù)取?鏡面銑削和金剛石車削是最常用的兩種超精密加工方法。鏡面銑削的切削速度一般在30m/s以上，可加工塑性材料如銅、鋁、鎳等，也可加工脆性材料如硅、鍺、CaF2和ZnS等。鏡面銑削的主要應(yīng)用領(lǐng)域是光學(xué)元器件的加工。 金 剛石車削早期主要用于加工有色金屬材料(如無氧銅、鋁合金等)，主要加工零件是各種光學(xué)系統(tǒng)中的反射鏡。金剛石車削除可用于加工有機(jī)玻璃、各種塑料制品 (如照相機(jī)的塑料鏡片、隱形眼鏡鏡片等)外，還可用于加工陶瓷、復(fù)合材料等。為了切除極薄切屑，要求金剛石車刀切削刃的刃口半徑極小(< 0.05～0.1µm)。目前，在科研和生產(chǎn)中經(jīng)常遇到一些納米(nm)級的幾何形狀精度和表面<
