1 引言
Q+7+||RW Whl^~$+f 微細切削是為滿足微小型結(jié)構(gòu)件的加工需求,在傳統(tǒng)切削基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種微制造技術(shù),在微型注塑
模具、
光學(xué)元件、集成電路、計算機外設(shè)等多個領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
SH6+'7 微細切削的基本原理是在精密(或超精密)切削
機床上,利用微細切削
刀具去除工件上的多余材料,使之成為在形狀、精度和表面質(zhì)量等方面符合要求的微小型精密零件。微細切削技術(shù)的發(fā)展依賴于微細切削刀具技術(shù)的支撐。本文結(jié)合微細切削的特征,分析了微細切削對于切削刀具的基本要求,重點介紹了適用于微細切削的刀具材料、刀具設(shè)計要點和典型的刀具制備工藝。
/T<))@$ =/e$Rp 2 微細切削刀具的基本特征
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f4R 2|A?9aE%0 目前應(yīng)用較多的微細切削方法主要有微細車削、微細立
銑削、微細飛切和微細鉆削,使用的微細切削刀具相應(yīng)為微細車刀、平頭及球頭立銑刀、飛刀和鉆頭。受尺度效應(yīng)的影響,微細切削的刀具磨(破)損、切削力、切削表面形成等加工機理顯著區(qū)別于常規(guī)尺度切削,刀具所承受的切削抗力、摩擦和沖擊等工況條件更為惡劣。適用于微細切削的刀具應(yīng)滿足以下基本要求:
p#0L@!, ]o?r(1 (1)整體尺度小,局部特征尺度微小針對微小型系統(tǒng)中廣泛存在的框架、平面、曲面、軸、槽、壁、孔等各類微小型結(jié)構(gòu),為了適應(yīng)微細切削加工特征微小、加工精度較高的特點,以及避免與工件之間的干涉,切削刀具的整體尺度和切削部分的特征尺度必須同步減小。
L_sDbAT~< q:MSV{k (2)切削刃鋒利在微細切削條件下,為了實現(xiàn)極微量的材料去除,所采用的切削深度和進給量通常在微米級,切削厚度與刀具刃口半徑處于同一數(shù)量級,刀具實際前角將表現(xiàn)為較大的負值。刃口半徑對于微細切削性能的影響不容忽視,切削刀具應(yīng)具有足夠鋒利的切削刃。但是,受刀具材料特性和制造工藝的限制,刃口半徑還不能隨刀具整體尺度的降低而成比例地降低。
z7_h$v 'm^]X3y* (3)表面質(zhì)量好表面質(zhì)量對于微細切削刀具的使用性能影響極大。為了獲得良好的微細切削精度和表面質(zhì)量,微細刀具應(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)量不僅會增加微細切削時的摩擦阻力,導(dǎo)致加工表面惡化,而且會削弱刀具強度。
}eAV8LU $d*PY_ (4)強度高,抗沖擊能力強對于小直徑的微細立銑刀和鉆頭等旋轉(zhuǎn)刀具,微細切削是在極高的主軸轉(zhuǎn)速下進行。微細切削刀具的切削部分應(yīng)具備足夠高的強度和動態(tài)特性,能夠承受微細切削時的高頻沖擊負載。
^AF~k#R |)*9BN (5)剛性好,抗變形能力強為保證加工精度,微細刀具應(yīng)具有較高的剛性,以減小切削力作用下的變形和回彈。微細立銑削時,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;微細鉆削時,鉆頭變形量過大引起的折斷將導(dǎo)致工件報廢。
hem>@Bp'V 1]a\uq} (6)耐磨性好,磨損過程均勻微細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。用已磨鈍的刀具進行微細切削,不僅影響加工精度,并且會產(chǎn)生明顯的加工毛刺,給表面精整帶來困難。
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