1 引言
D b(a;o Ndx='j0 微細(xì)切削是為滿足微小型結(jié)構(gòu)件的加工需求,在傳統(tǒng)切削基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種微制造技術(shù),在微型注塑
模具、
光學(xué)元件、集成電路、計(jì)算機(jī)外設(shè)等多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
/@on=~ 微細(xì)切削的基本原理是在精密(或超精密)切削
機(jī)床上,利用微細(xì)切削
刀具去除工件上的多余材料,使之成為在形狀、精度和表面質(zhì)量等方面符合要求的微小型精密零件。微細(xì)切削技術(shù)的發(fā)展依賴于微細(xì)切削刀具技術(shù)的支撐。本文結(jié)合微細(xì)切削的特征,分析了微細(xì)切削對(duì)于切削刀具的基本要求,重點(diǎn)介紹了適用于微細(xì)切削的刀具材料、刀具設(shè)計(jì)要點(diǎn)和典型的刀具制備工藝。
viKN:n! Ev <$ '#@jW 2 微細(xì)切削刀具的基本特征
Xr':/Qjf M~3(4, 目前應(yīng)用較多的微細(xì)切削方法主要有微細(xì)車削、微細(xì)立
銑削、微細(xì)飛切和微細(xì)鉆削,使用的微細(xì)切削刀具相應(yīng)為微細(xì)車刀、平頭及球頭立銑刀、飛刀和鉆頭。受尺度效應(yīng)的影響,微細(xì)切削的刀具磨(破)損、切削力、切削表面形成等加工機(jī)理顯著區(qū)別于常規(guī)尺度切削,刀具所承受的切削抗力、摩擦和沖擊等工況條件更為惡劣。適用于微細(xì)切削的刀具應(yīng)滿足以下基本要求:
W;j*lII %f?#) 01> (1)整體尺度小,局部特征尺度微小針對(duì)微小型系統(tǒng)中廣泛存在的框架、平面、曲面、軸、槽、壁、孔等各類微小型結(jié)構(gòu),為了適應(yīng)微細(xì)切削加工特征微小、加工精度較高的特點(diǎn),以及避免與工件之間的干涉,切削刀具的整體尺度和切削部分的特征尺度必須同步減小。
spAYb< hj9bMj (2)切削刃鋒利在微細(xì)切削條件下,為了實(shí)現(xiàn)極微量的材料去除,所采用的切削深度和進(jìn)給量通常在微米級(jí),切削厚度與刀具刃口半徑處于同一數(shù)量級(jí),刀具實(shí)際前角將表現(xiàn)為較大的負(fù)值。刃口半徑對(duì)于微細(xì)切削性能的影響不容忽視,切削刀具應(yīng)具有足夠鋒利的切削刃。但是,受刀具材料特性和制造工藝的限制,刃口半徑還不能隨刀具整體尺度的降低而成比例地降低。
pQW^lqwZ:6 `(16_a (3)表面質(zhì)量好表面質(zhì)量對(duì)于微細(xì)切削刀具的使用性能影響極大。為了獲得良好的微細(xì)切削精度和表面質(zhì)量,微細(xì)刀具應(yīng)具有較高的表面完整性及較小的表面粗糙度和微觀成形缺陷。較差的表面質(zhì)量不僅會(huì)增加微細(xì)切削時(shí)的摩擦阻力,導(dǎo)致加工表面惡化,而且會(huì)削弱刀具強(qiáng)度。
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sW= (4)強(qiáng)度高,抗沖擊能力強(qiáng)對(duì)于小直徑的微細(xì)立銑刀和鉆頭等旋轉(zhuǎn)刀具,微細(xì)切削是在極高的主軸轉(zhuǎn)速下進(jìn)行。微細(xì)切削刀具的切削部分應(yīng)具備足夠高的強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)特性,能夠承受微細(xì)切削時(shí)的高頻沖擊負(fù)載。
~|?2<g$gYR 60QElJ9D (5)剛性好,抗變形能力強(qiáng)為保證加工精度,微細(xì)刀具應(yīng)具有較高的剛性,以減小切削力作用下的變形和回彈。微細(xì)立銑削時(shí),刀具剛性不足引起的軸向和徑向變形是影響加工精度的主要原因;微細(xì)鉆削時(shí),鉆頭變形量過大引起的折斷將導(dǎo)致工件報(bào)廢。
-BNW\]} g[!sGa& (6)耐磨性好,磨損過程均勻微細(xì)切削刀具的切削部分應(yīng)具有足夠高的硬度,以保證其耐磨性。用已磨鈍的刀具進(jìn)行微細(xì)切削,不僅影響加工精度,并且會(huì)產(chǎn)生明顯的加工毛刺,給表面精整帶來困難。
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