第二章 精密切削加工分析

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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
积屑瘤高度大，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。
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一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响
1、切削速度的影响
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。 2019/4/20
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2.2精密切削加工机理
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。
第2章 精密切削加工
2.1概述 2.2精密切削加工的工艺规律和机理 2.3精密切削加工的机床及应用 2.4功率超声车削
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2.1概述



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。 精密切削也是金属切削的一种，当然也服从金属切削的普 遍规律。 金刚石刀具的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。
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一、切削参数对积屑瘤生成的影响 1、切削速度的影响
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。
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2、进给量f和背吃刀量 p 的影响



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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。
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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。
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一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响
4、背吃刀量的影响
在刀具刃口半径足够小时，超精密切削范围内，背吃 刀量变化对加工表面粗糙度影响很小。 背吃刀量减少，表面残留应力也减少，但超过某临界 值时，背吃刀量减少反而使加工表面残留应力增加。
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一、刃口锋锐度对加工表面粗糙度的影响
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三、刀刃锋锐度对切削表面层的冷硬和组织位错的影响
1、对切削力的影响
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。
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切削模型分析
1）积屑瘤前端R大约
实际切削厚度
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。
一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响
2、进给量的影响
在进给量f<5μm/r
时，均达到
Rmax<0.05μm的加工 表面粗糙度。
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一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响
3、修光刃的影响
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。圆弧刃半径一般 取2～5mm。
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精密加工的加工范畴
按加工精度划分，可将机械加工分为一般加工、精密加工、超 精密加工三个阶段。
精密加工：加工精度在0.1～1µm，加工表面粗糙度在Ra0.02～ 0.1µm之间的加工方法称为精密加工；
超精密加工：加工精度高于0.1µm，加工表面粗糙度小于 Ra0.01µm之间的加工方法称为超精密加工（微细加工、超微细 加工、光整加工、精整加工等 ）。
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精密加工的关键技术

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1.精密加工机床：主轴回转精度、工作台直线运动精度以 及刀具微量进给精度 2.金刚石刀具：金刚石晶面选择、刀具刃口锋利性（刀具 刃口圆弧半径） 3.精密切削机理：微量切削过程的特殊性 4.稳定的加工环境：恒温、防振和空气净化 5.误差补偿：根据规律设定补偿，反馈控制系统 6.精密测量技术
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。
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二、积屑瘤对切削力和加工表面粗糙度的影响
刃口半径为0.6μm、0.3μm
刃口锋锐度对加工表面有一 定的影响，相同条件下（背 吃刀量、进给量），更锋锐 的刀具切出的表面粗糙度更 小；速度的影响不是很大。
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二、刀刃锋锐度对切削变形和切削力的影响
锋锐车刀切削变形系数明显低于 较钝的车刀。 刀刃锋锐度不同，切削力明显不 同。刃口半径增大，切削力增大， 即切削变形大。背吃刀量很小时， 切削力显著增大。因为背吃刀量很 小时，刃口半径造成的附加切削变 形已占总切削变形的很大比例，刃 口的微小变化将使切削变形产生很 大的变化。所以在背吃刀量很小的 精切时，应采用刃口半径很小的锋 锐金刚石车刀。