精密加工技術(shù)與檢測(cè)精密切削加工金剛石刀具衡量金剛石刀具質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)：

①能否加工出高質(zhì)量的超光滑表面（Ra=0.005μm~0.02μm）；

②能否有較長(zhǎng)的切削時(shí)間保持刀刃鋒銳（一般要求切削長(zhǎng)度數(shù)百千米）。設(shè)計(jì)金剛石刀具時(shí)最主要問(wèn)題有三個(gè)：

①確定切削部分的幾何形狀；

②選擇合適的晶面作為刀具的前后面；

③確定金剛石在刀具上的固定方法和刀具結(jié)構(gòu)。金剛石刀具切削部分的幾何形狀⑴刀頭形式金剛石刀具刀頭一般采用在主切削刃和副切削刃之間加過(guò)渡刃——修光刃的形式，以對(duì)加工表面起修光作用，獲得好的加工表面質(zhì)量。若采用主切削刃與副切削刃相交為一點(diǎn)的尖銳刀尖，則刀尖不僅容易崩刃和磨損，而且還在加工表面上留下加工痕跡，從而增加表面粗糙度值。

修光刃有小圓弧修光刃、直線修光刃和圓弧修光刃之分。國(guó)內(nèi)多采用直線修光刃，這種修光刃制造研磨簡(jiǎn)單，但要求對(duì)刀良好。國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的金剛石刀具，推薦的修光刃圓弧半徑R=0.5~3mm。采用圓弧修光刃時(shí)，對(duì)刀容易，使用方便。但刀具制造研磨困難，所以價(jià)格也高。金剛石刀具的主偏角一般為30?~90?，以45?主偏角應(yīng)用最為廣泛。幾種不同的刀頭形式如圖所示，但一般不采用圖a所示的形式。⑵前角和后角根據(jù)加工材料不同，金剛石刀具的前角可取0?~5?，后角一般可取5?~6?。因?yàn)榻饎偸癁榇嘈圆牧希诒ＷC獲得較小的加工表畫(huà)粗糙度的前提下，為提高刀刃的強(qiáng)度，應(yīng)采用較大的刀具楔角β，所以宜取較小的刀具前角和后角。但增大金剛石刀具的后角，減少刀具后面和加工表面的摩擦，可減小表面粗糙度值，所以加工球面和非球曲面的圓弧修光刃刀具，常取后角為10?。美國(guó)EIContour精密刀具公司的標(biāo)準(zhǔn)金剛石車刀結(jié)構(gòu)如圖2-35所示。該車刀采用圓弧修光刃，修光刃圓弧半徑R=0.5~1.5mm。后角采用10?，刀具前角可根據(jù)加工材料由用戶選定。

一種可用于車削鋁合金、銅、黃銅的通用金剛石車刀結(jié)構(gòu)如圖所示?？色@得粗糙度Ra<0.02~0.005μm的表面。選擇合適的晶面作為金剛石刀具前、后面規(guī)整的單晶金剛石晶體有八面體、十二面體和六面體，都有三個(gè)主要的晶面：（100）、（110）、（111）且各向異性，所以必須選擇合適的晶面作為金剛石刀具的前、后面。選擇合適的晶面作為金剛石刀具前、后面八面體的三個(gè)主要晶面如圖選擇合適的晶面作為金剛石刀具前、后面單晶金剛石各向異性。目前國(guó)內(nèi)制造金剛石刀具，一般前面和后面都采用（110）晶面或者和（110）晶面相近的面（±3?~5?)。這主要是從金剛石的這兩個(gè)晶面易于研磨加工角度考慮的，而未考慮對(duì)金剛石刀具的使用性能和刀具耐用度的影響。金剛石刀具上的金剛石固定方法⑴機(jī)械夾固將金剛石的底面和加壓面磨平，用壓板加壓固定在小刀頭上。此法需要較大顆粒的金剛石。⑵用粉末冶金法固定將金剛石放在合金粉末中，經(jīng)加壓在真空中燒結(jié)，使金剛行固定在小刀頭內(nèi)。此法可使用較小顆粒的金剛石，較為經(jīng)濟(jì)，因此目前國(guó)際上多采用該方法。⑶使用粘結(jié)或釬焊固定使用無(wú)機(jī)粘結(jié)劑或其他粘結(jié)劑固定金剛石。粘結(jié)強(qiáng)度有限，金剛石容易脫落。釬焊固定是一種好辦法，但技術(shù)不易掌握。國(guó)內(nèi)外的金剛石刀具使用者一般都不自己磨刀，而將金剛石刀具送回原制造廠重磨。重磨收費(fèi)很高且很不方便。Sumitomo公司推出一次性使用不重磨的精密金剛石刀具，即將金剛石釬焊在硬質(zhì)合金片上，再用螺釘夾固在車刀桿上。刀片上的金剛石由制造廠研磨得很鋒銳，使用廠用鈍后不再重磨。這種刀具使用顆粒很小的金剛石，因而價(jià)格比較便宜。金屬切削過(guò)程，就其本質(zhì)而言，是材料在刀具的作用下，產(chǎn)生剪切斷裂、摩擦擠壓和滑移變形的過(guò)程．精密切削過(guò)程也不例外。但在精密切削中，由于采用的是微量切削方法，一些對(duì)普通切削影響小顯著的因素將成為影響精密切削過(guò)程的主要因素．因此，我們應(yīng)該對(duì)精密切削的特殊性進(jìn)行系統(tǒng)的研究．掌握其變化規(guī)律．以便更好地應(yīng)用這一新技術(shù)。精密切削的切削過(guò)程在精密切削中，采用的是微量切削方法，切入深度較小，切削功能主要由刀具切削刃的刃口圓弧承擔(dān)。能否從被加工材料上切下切屑，主要取決于刀具刃口圓弧處被加工材料質(zhì)點(diǎn)受力情況。為了研究微量切削過(guò)程的切削機(jī)理，了解切削過(guò)程中的各種現(xiàn)象，首先分析過(guò)渡切削過(guò)程。

微量切削的碾壓過(guò)程微量切削采用了極小的切削深度，切削過(guò)程中有其特殊的切削現(xiàn)象。在刃口圓弧處．不同的切削深度，刀具的實(shí)際前角是變化的。

微量切削的碾壓過(guò)程微量切削采用了極小的切削深度，切削過(guò)程中有其特殊的切削現(xiàn)象。當(dāng)切削深度很小時(shí)．實(shí)際前角為較大的負(fù)前角．在刀具刃口圓弧處將產(chǎn)生很大的擠壓摩擦作用，稱之為碾壓效應(yīng)這時(shí)，被加工表面通常將產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。在精密車削加工中，加工余量很小，切削刃的直線部分可能不參加切削，而只是部分圓弧刃參加切削。這時(shí)，刀尖圓弧上各點(diǎn)上的主偏角是變化的，且小于名義值。在被加工表面形成過(guò)程中伴隨的碾壓作用占很大的比例，即被加工表面的質(zhì)量在很大程度上受碾壓效果的影響。

精密切削的切削參數(shù)及其對(duì)加工質(zhì)量的影響

切削速度背吃刀量進(jìn)給速度精密切削時(shí)的切削速度

精密切削時(shí)的切削速度

試件材料切削速度（m/min）105220325450565680775RZ（μm）黃銅（無(wú)切削液）1.481.481.341.441.441.441.5鋁合金（酒精）1.441.421.441.441.461.461.49精密切削時(shí)的背吃刀量

切削力背吃刀量（㎜）0.0030.0060.010.020.03Fz1017264550Fy23579精密切削時(shí)的背吃刀量

試件材料背吃刀量（㎜）0.0250.050.0750.10.15RZ（μm）黃銅1.561.51.481.321.22鋁合金2.62.241.91.751.83精密切削時(shí)的進(jìn)給量

切削力進(jìn)給量（㎜/r）0.010.020.040.10.2Fz20264896160Fy45121730精密切削時(shí)的進(jìn)給量

試件材料進(jìn)給量（㎜/r）0.0050.010.0150.02RZ（μm）黃銅0.270.250.250.24鋁合金0.330.270.330.33精密切削的切削熱的影響及控制

切削熱來(lái)自三個(gè)切削變形區(qū)的金屬?gòu)椥宰冃?、塑性變形和摩擦。切削中所消耗的能量絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢鳠?。精密切削的切削熱的影響及控?/p>

切削熱通過(guò)改變切削溫度來(lái)影響切削過(guò)程。切削溫度一般是指切屑、工件和刀具接觸表面上的平均溫度。切削溫度的高低決定于切削時(shí)切削熱產(chǎn)生的多少和散熱條件。切削時(shí)大量的切削熱是由切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)傳導(dǎo)的。各部分所傳出熱量的比例，隨工件材料、切削用量、刀具材料及刀具幾何角度、加工情況等的變化而有所不同。通常情況下，切屑傳出的熱量最多，其余依次為刀具、工件及周圍介質(zhì)。刀具刀尖附近的溫度最高，對(duì)切削過(guò)程的影響最大精密切削的切削熱的影響及控制

就精密、超精密切削而言，當(dāng)切削單位從數(shù)微米縮小到小于1微米以下時(shí)，刀具的刀尖部分會(huì)受到很大的應(yīng)力作用，在單位面積上會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，使刀尖局部區(qū)域產(chǎn)生極高的溫度。因此，采用微量切削方法進(jìn)行精密切削時(shí)，需要采用耐熱性高、耐磨性強(qiáng)，有較好的高溫硬度和高溫強(qiáng)度的刀具材料。切削熱對(duì)精密加工的影響

切削熱對(duì)精密加工影響很大。切削熱不但直接傳到工件上，使工件的溫度升高，而且還傳到切削液中，使切削液溫度上升，高溫切削液反過(guò)來(lái)也會(huì)使工件的溫度升高。切削熱對(duì)精密加工的影響

在精密加工中，由于熱變形引起的加工誤差占總誤差的40％～70％。因此，在精密加工中必須嚴(yán)格控制工件的溫度和環(huán)境溫度的變化，否則無(wú)法達(dá)到精密加工所要求的高精度。切削熱對(duì)精密加工的影響

例如，精密加工100mm長(zhǎng)的鋁合金零件，溫度每變化1℃，將產(chǎn)生2.25微米的誤差。若要求確保0.1微米的加工精度，則工件及環(huán)境溫度就必須控制在±0.05℃的范圍內(nèi)。減小切削熱對(duì)精密加工影響的措施

目前減小切削熱對(duì)精密加工影響的主要措施是采用切削液澆注工件的方法。為了使工件充分冷卻、切削液的澆注方式可以采用澆注加淋浴式，若將大量的這種切削液噴射到工件上，使整個(gè)工件被包圍在恒溫油內(nèi)，工件溫度便可控制在(20±0.5)℃的范圍內(nèi)。減小切削熱對(duì)精密加工影響的措施

切削液的冷卻方式可通過(guò)在切削液箱內(nèi)設(shè)置螺旋形銅管，管內(nèi)通以自來(lái)水，使切削液冷卻，通過(guò)控制水的流量來(lái)達(dá)到控制切削液溫度的目的。必要時(shí)還可以在冷卻水箱中放入冰塊，通過(guò)冰水混合液能可靠地把切削溫度控制在所要求的范圍內(nèi)。減小切削熱對(duì)精密加工影響的措施

另外，通過(guò)優(yōu)化刀具幾何角度，切削用量也可以達(dá)到減小切削熱的目的。高精密機(jī)床的熱管理

超精密機(jī)床由于機(jī)床的總質(zhì)量遠(yuǎn)高于所切削的材料，而且單位時(shí)間的切削量少，因此，只需要維持機(jī)床所處環(huán)境的溫度恒定，即可避免熱變形的問(wèn)題?？墒?，高精度機(jī)床的使用條件是中批量和大批量生產(chǎn)，要求高速度、大切削量的加工，機(jī)床的工件、刀具、絲杠、主軸等部件在加工過(guò)程中將產(chǎn)生可觀的熱量，必須在機(jī)床設(shè)計(jì)上加以周密考慮。高精密機(jī)床的熱管理

①滾珠螺母②絲杠軸承③主軸軸承和電機(jī)④B、C軸直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)⑤電氣柜；⑥液壓系統(tǒng)⑦冷卻循環(huán)系統(tǒng)高精密機(jī)床的熱管理

在各個(gè)熱源都設(shè)計(jì)了獨(dú)立的冷卻循環(huán)回路并計(jì)算好各處熱源的發(fā)熱量。在機(jī)床工作期間，冷卻液循環(huán)系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)熱源的發(fā)熱量供應(yīng)比室溫低2℃的冷卻液。確保每各個(gè)循環(huán)回路都提供稍大于熱源發(fā)熱量的冷卻量，以保持機(jī)床的熱變形在允許范圍之內(nèi)。由于刀具在切削過(guò)程中的熱變形無(wú)法完全避免，機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)可以對(duì)刀具引起的Z軸誤差作出補(bǔ)償。切削液對(duì)精密切削時(shí)的作用

0.06Ra（μm）0.100.080.040.02050100150200250300v（m/min）ⅠⅡⅢ干切削與使用切削液的切削對(duì)比試件Ⅰ和Ⅱ使用切削液，試件Ⅲ不使用切削液切削液的使用效果切削液對(duì)精密切削時(shí)的作用

切削液通過(guò)滲透到接觸面上，濕潤(rùn)刀具表面，并牢固地附著在刀具表面上形成一層潤(rùn)滑膜，達(dá)到減少刀具與工件材料之間摩擦的效果。切削液對(duì)精密切削時(shí)的作用

表面吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附由混合油分子形成一層物理吸附薄膜的效果最差由氯化物形成的化學(xué)膜效果較好由氯化物、硫化物形成的化學(xué)吸附膜效果更好切削液對(duì)精密切削時(shí)的作用

切削液的使用效果切削液對(duì)精密切削時(shí)的作用

加入少量豆油而形成的物理厚膜效果最好形成的化學(xué)膜是硫或氮同刀具表面的化學(xué)成分形成的硫化物或氯化物，這些化合物在切削過(guò)程中會(huì)脫落，影響刀具表面的粗糙度，從而影響到工件表面的粗糙度物理吸附厚膜即使脫落也不會(huì)影響刀具表面的粗糙度，因此物理吸附厚膜比化學(xué)吸附膜效果好，能獲得更小的表面粗糙度切削液對(duì)精密切削時(shí)的作用

利用縫紉機(jī)用的礦物油噴淋加工區(qū)還有利用大量的煤油和橄欖油對(duì)切削區(qū)進(jìn)行冷潤(rùn)滑和沖洗在用金剛石刀具切削計(jì)算機(jī)磁盤(pán)端面時(shí)，用酒精進(jìn)行噴霧冷卻潤(rùn)滑，取得了良好的效果。切削液對(duì)精密切削時(shí)的作用

切削液的作用抑制積屑瘤的生成降低加工區(qū)域溫度，穩(wěn)定加工精度減少切削力。切削液可使刀具與切屑及工件加工表面之間的摩擦減少減小刀具磨損，提高刀具耐用度精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損金剛石刀具使用一段時(shí)間后，在前、后刀面，上出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)而光滑的磨損帶刀棱逐漸變成圓滑過(guò)渡的圓弧，隨著加工的繼續(xù)會(huì)形成較大的圓弧或者發(fā)展成前面和后面之間的斜面精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損隨著切削距離的增長(zhǎng)，副后刀面上磨損將逐漸增大，并會(huì)出現(xiàn)兩段不同的磨損部分，而且這兩部分的長(zhǎng)度相同，都等于走刀量f，區(qū)別在于磨損的深度不同fⅡfⅠ階梯形磨損精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損前刀面上的磨損是切屑流過(guò)前刀面引起的，在切屑的摩擦下，通常形成一條凹槽形的磨損帶。磨損凹槽的形狀和刀具形狀有關(guān)精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損金剛石刀具的機(jī)械磨損量非常微小，刀具后刀面的磨損區(qū)及前刀面的磨損凹槽表面非常平滑，使用這種磨損的刀具進(jìn)行加工不會(huì)顯著地影響加工表面質(zhì)量機(jī)械磨損主要產(chǎn)生在用金剛石刀具加工鋁、銅、尼龍等物質(zhì)材料時(shí)，切削過(guò)程平穩(wěn)無(wú)沖擊振動(dòng)精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的破損裂紋結(jié)構(gòu)缺陷可產(chǎn)生裂紋，另外當(dāng)切屑經(jīng)過(guò)刀具表面時(shí)，金剛石受到循環(huán)應(yīng)力的作用也可產(chǎn)生裂紋，刀具表而研磨應(yīng)力也會(huì)產(chǎn)生裂紋。這些裂紋在切削過(guò)程中會(huì)加劇，進(jìn)而造成刀具的嚴(yán)重破損精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的破損碎裂由于金剛石材料較脆，在切削過(guò)程中受到?jīng)_擊和振動(dòng)都會(huì)使金剛石切削刃產(chǎn)生微細(xì)的解理，形成碎裂。刀具的碎裂會(huì)降低切削刃的表面質(zhì)量，影響加工質(zhì)量，甚至?xí)纬奢^大范圍的解理精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的破損解理當(dāng)垂直于金剛石（111）晶面的拉力超過(guò)某特定值時(shí)，兩相鄰的（111）面分離，產(chǎn)生解理劈開(kāi)。如果金剛石晶面方向選擇不當(dāng)，切削力容易引起金剛石的解理，使刀具壽命急劇下降，尤其是在有沖擊振動(dòng)、切削不穩(wěn)定的條件下，更容易產(chǎn)生解理精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的破損解理為了增加切削刃的微觀強(qiáng)度，減小破損概率，應(yīng)選用微觀強(qiáng)度最高的(110)晶面作為金剛石刀具的前后刀面精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損對(duì)加工質(zhì)量的影響機(jī)械磨損金剛石刀具的磨損形式在很大程度上取決于工件材料性質(zhì)、金剛石特性的利用及機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。特別是金剛石的特性與磨損有很大關(guān)系，合理地使用金剛石刀具，可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持較高的加工質(zhì)量精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損對(duì)加工質(zhì)量的影響機(jī)械磨損用直刃金剛石刀具加工鋁合金時(shí)，刀具表面產(chǎn)生機(jī)械磨損，刀具表面磨損區(qū)的表面光滑。用這類磨損的刀具加工時(shí)，對(duì)工件加工表面粗糙度影響不大。雖然隨著切削距離的增加，刀具磨損量不斷增加，但由于這種磨損畫(huà)很光滑，所以加工表面的粗糙度不發(fā)生改變精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損對(duì)加工質(zhì)量的影響精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損對(duì)加工質(zhì)量的影響破損用圓弧刀切削含硬質(zhì)點(diǎn)填料的尼龍時(shí)，尼龍中的硬質(zhì)點(diǎn)填料在切削過(guò)程中會(huì)反復(fù)沖擊刀具表面，使金剛石刀具產(chǎn)生破損。隨著切削距離的增加，加工表面質(zhì)量急劇惡化，工件表面粗糙度隨著切削距離的增加而增加精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損對(duì)加工質(zhì)量的影響精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的磨損過(guò)程磨損限度T

耐用度急劇正常初期VB精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的耐用度刀具的耐用度在生產(chǎn)中，工人不可能經(jīng)常測(cè)量刀具磨損大小，因此通常是按一定的時(shí)間間隔來(lái)更換刀具（一些先進(jìn)的機(jī)床具有在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，合理地確定出刀具的更換時(shí)間）精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的耐用度工藝磨損限度根據(jù)工件表面粗糙度及尺寸精度的要求而制定，精密加工都采用這種工藝磨損限度精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的耐用度合理磨損限度取正常磨損階段終了之前作為磨損限度，這是由合理使用刀具材料的觀點(diǎn)出發(fā)而制定的磨損限度精密切削時(shí)的刀具耐用度

金剛石刀具的耐用度用天然單晶金剛石刀具對(duì)有色金屬進(jìn)行精密切削，如切削條件正常，刀具無(wú)意外損傷，刀具磨損極慢，刀具耐用度極高

精密切削時(shí)的最小切削厚度

超精密切削實(shí)際能達(dá)到的最小切削厚度超精密切削實(shí)際能達(dá)到的最小切削厚度與金剛石刀具的鋒銳度、使用的超精密機(jī)床的性能狀態(tài)、切削時(shí)的環(huán)境條件等都直接有關(guān)

精密切削時(shí)的最小切削厚度

超精密切削的極限使用極鋒利的刀具和機(jī)床條件最佳的情況下，金剛石刀具的超精密切削，可以實(shí)現(xiàn)切削厚度為納米（nm）級(jí)的連續(xù)穩(wěn)定切削

精密切削時(shí)的最小切削厚度

影響最小切削厚度的因素根據(jù)過(guò)渡切削過(guò)程的分析可知，當(dāng)切入深度太小時(shí)，切削刃對(duì)工件表面的作用只是彈性滑動(dòng)或塑性滑動(dòng)，并沒(méi)行產(chǎn)生切屑，因此最小切入深度要受到一些因素的限制

精密切削時(shí)的最小切削厚度

影響最小切削厚度的因素切削過(guò)程能夠成立，主要應(yīng)滿足下列條件①切削過(guò)程應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的、穩(wěn)定的。②應(yīng)當(dāng)保持有較高的加工精度和表面質(zhì)量。③刀具應(yīng)有較長(zhǎng)的使用壽命

在精密切削中，采用的是微量切削方法，切入深度較小，切削功能主要由刀具切削刃的刃口圓弧承擔(dān)．能否從被加工材料上切下切屑，主要取決于刀具刃口圓弧處被加工材料質(zhì)點(diǎn)受力情況

正交切削，質(zhì)點(diǎn)僅有兩個(gè)方向的切削力，即垂直力和水平力。最終能否形成切屑，取決于作用在此質(zhì)點(diǎn)上的切削力Pz和PY的比值

根據(jù)材料的最大剪切應(yīng)力理論可知，最大剪切應(yīng)力應(yīng)發(fā)生在與切削合力Pi成45°的方向上

若切削合力的方向與切削運(yùn)動(dòng)方向成45°，即Pz＝Py則作用在材料質(zhì)點(diǎn)i上的最大剪應(yīng)力與切削運(yùn)動(dòng)方向一致，該質(zhì)點(diǎn)i處材料被刀具推向前方，形成切屑，而質(zhì)點(diǎn)i處位置以下的材料不能形成切屑，只產(chǎn)生彈性、塑性變形

當(dāng)Pz＞Py時(shí)，材料質(zhì)點(diǎn)被椎向切削運(yùn)動(dòng)方向，形成切屑：當(dāng)Pz<Py時(shí)，材料質(zhì)點(diǎn)被壓向零件本體，被加工材料表面形成擠壓過(guò)程，無(wú)切屑產(chǎn)生。Pz＝Py時(shí)所對(duì)應(yīng)的切入深度Δ便是最小切入深度質(zhì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角度φ=45°－￠對(duì)應(yīng)的最小切入深度Δ可表示為Δ=ρ－h(huán)=ρ（1－cosφ）

最小切入深度與刀具的兩刃口半徑和刀具與工件材料之間的摩擦因數(shù)有密切關(guān)系超聲波振動(dòng)車削

給工具或工件沿一定方向施加功率超聲頻振動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)加工的方法是在傳統(tǒng)的車削過(guò)程中給刀具在主運(yùn)動(dòng)速度方向上施加功率超聲振動(dòng)而形成的一種新的加工方法。超聲波振動(dòng)車削超聲波振動(dòng)車削的原理實(shí)現(xiàn)超聲波振動(dòng)車削的條件v＜2πaf超聲波振動(dòng)車削超聲波振動(dòng)車削的原理

每個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)刀具的凈車削時(shí)間所占的比例小，平均切削力小。提高刀具振動(dòng)頻率，增大其振幅或減小切削速度均可達(dá)到這一目的超聲波振動(dòng)車削超聲波振動(dòng)車削的特點(diǎn)①大幅度降低切削力切削力降低到傳統(tǒng)切削的1/3～1/20，純切削時(shí)間極短，大大降低摩擦因數(shù)，因而也降低了切削熱，減小熱損傷及表面殘余應(yīng)力，減小熱變形等超聲波振動(dòng)車削超聲波振動(dòng)車削的特點(diǎn)②降低表面粗糙度值和顯著提高加工精度如車削恒彈性合金3J53、鈦合金TiC4時(shí)，輪廓平均算術(shù)偏差Ra值由普通切削的3μm降低到0.3μm以下用龍門(mén)刨床對(duì)硬鋁、黃銅、碳素鋼等進(jìn)行超聲波振動(dòng)刨削，得到2μm／400mm的直線度，且與材料的種類無(wú)關(guān)超聲波振動(dòng)車削超聲波振動(dòng)車削的特點(diǎn)③提高工具壽命由于切削溫度低且冷卻充分，使工具壽命明顯提高，如切削彈性合金3J53端面，刀具壽命可提高13倍以上超聲波振動(dòng)車削超聲波振動(dòng)車削的特點(diǎn)④切削處理容易切屑不纏繞在工件上，由于切屑溫度接近室溫不會(huì)形成派生熱源，且排屑容易，切削脆銅時(shí)切屑不會(huì)到處飛散等超聲波振動(dòng)車削超聲波振動(dòng)車削的特點(diǎn)⑤提高切削液的使用效果超聲波振動(dòng)車削，當(dāng)?shù)毒吲c工件分離時(shí)，切削液易進(jìn)切削區(qū)，冷卻和滑潤(rùn)充分采用機(jī)油加錠子油作冷卻液時(shí)，超聲波振動(dòng)切削效果最好超聲波振動(dòng)車削超聲波振動(dòng)車削的特點(diǎn)⑥提高已加工表面的耐磨性和耐腐蝕性由于超聲波振動(dòng)車削會(huì)在零件表面布滿花紋，使零件在工作時(shí)在表面形成較強(qiáng)的油膜，這對(duì)提高滑動(dòng)面耐磨性有重要作用它能潤(rùn)滑活塞和汽缸套內(nèi)孔表面間的滑動(dòng)區(qū)，從而可以防止黏著和咬合磁化切削加工磁化切削加工概述所謂磁化切削，就是在切削過(guò)程中對(duì)切削區(qū)外加一個(gè)磁場(chǎng)，使之對(duì)切削加工產(chǎn)生有利作用的特種切削加工方法之一其它特種切削加工方法如超聲波振動(dòng)切削，等離子加熱切削等對(duì)切削加工均卓有成效，但唯一的不足，是設(shè)備比較昂貴、操作維修有一定困難，要推廣應(yīng)用往往受到條件的限制磁化切削加工磁化切削加工概述磁化切削卻是一種基本不需要投資，可以使用一般切削刀具,利用現(xiàn)有的機(jī)床設(shè)備，而又能獲得良好切削效果的切削加工方法磁化切削簡(jiǎn)單易行，可提高刀具的耐用度，且效果明顯磁化切削加工磁化切削的方式與裝置刀具磁化切削區(qū)磁場(chǎng)大，通用性好，應(yīng)用范圍廣，但刀具伸出較長(zhǎng)會(huì)影響刀具切削時(shí)的剛度磁化切削加工磁化切削的方式與裝置工件磁化不改變刀具的伸出長(zhǎng)度，刀具具有較高的剛度。缺點(diǎn)是耗電較多，實(shí)施上也不太方便，而且還會(huì)影響工件的剛度一般實(shí)際的應(yīng)用較少磁化切削加工磁化切削的方式與裝置刀具工件磁化磁化對(duì)刀具和工件的切削加工時(shí)的剛度不會(huì)產(chǎn)生影響。但線圈的結(jié)構(gòu)偏大所需的電流也大一些磁化切削加工磁化切削的方式與裝置機(jī)外磁化預(yù)先在磁化裝置上磁化處理后，再用于對(duì)工件進(jìn)行切削切削加工磁化切削加工磁化切削的方式與裝置機(jī)外磁化使用起來(lái)非常方便。尤其對(duì)整體高速鋼車刀、孔加工刀具等整體類刀具來(lái)說(shuō),效果甚佳，一次性磁化后，即可達(dá)到磁化切削加工的效果磁化切削加工磁化切削的方式與裝置機(jī)外磁化對(duì)于焊接式或機(jī)夾式硬質(zhì)合金刀具來(lái)說(shuō),磁化效果一般較差,往往需要磁化數(shù)次才能作為磁化切削的刀具使用磁化切削加工磁化切削的方式與裝置機(jī)外磁化刀具重磨后，應(yīng)再次進(jìn)行磁化處理磁化切削加工磁化切削的方式與裝置在機(jī)磁化即一邊切削,一邊進(jìn)行磁化磁化的對(duì)象可以是刀具、是工件,或兩者同時(shí)磁化優(yōu)點(diǎn)是可使切削區(qū)磁場(chǎng)相當(dāng)大并保持磁場(chǎng)穩(wěn)定,而且對(duì)非鐵磁性材料可以磁化缺點(diǎn)是應(yīng)用時(shí)裝置的安裝比較復(fù)雜,易吸引切屑磁化切削加工磁化切削的方式與裝置交流磁化采用交流電磁感應(yīng)設(shè)備作為磁化裝置電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低有渦流損耗,耗電也較大磁化裝置調(diào)壓變壓器磁化切削加工磁化切削的方式與裝置直流磁化采用直流電磁感應(yīng)設(shè)備作為磁化裝置控制磁感強(qiáng)度比較方便,應(yīng)用范圍廣磁化時(shí)間長(zhǎng),耗電較大磁化切削加工磁化切削的方式與裝置脈沖磁化采用脈沖電磁感應(yīng)設(shè)備作為磁化裝置消耗電能少,磁化時(shí)間短控制磁感強(qiáng)度不方便,電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,且成本較高磁化切削加工磁化切削的機(jī)理①刀具在強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)磁化時(shí)，會(huì)使材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化內(nèi)部的磁分子排列整齊，使工件變?yōu)殡姶盆F，形成磁場(chǎng)與磁力線，減少磁化前內(nèi)部磁分子之間的拉力，根據(jù)磁力線的特性，每根磁力線又產(chǎn)生了相互排斥的力，對(duì)加工十分有利磁化切削加工磁化切削的機(jī)理②磁化處理可使高速鋼產(chǎn)生磁致伸縮強(qiáng)化或磁致擴(kuò)散硬化而提高刀具的耐用度受過(guò)磁化處理的高速鋼不僅含有大量的磁化物，而且可使碳化物的分布更均勻，從而改善高速鋼的強(qiáng)度特性較強(qiáng)的磁場(chǎng)引起工件的磁致伸縮，使其硬度顯著降低，也改善了材料的切削加工性磁化切削加工磁化切削的機(jī)理③磁化切削時(shí)，沿磁力線方向作用著一個(gè)磁場(chǎng)力，此力力圖將切屑拉開(kāi)，在切屑根部產(chǎn)生彎矩，不同程度改變了切削合力的大小和方向沿剪切面上的諸力減小，剪切角增大，切屑變形減少磁化切削加工磁化切削的機(jī)理④磁場(chǎng)可減小切削振動(dòng)，降低切削溫度，從而改善切削條件，提高刀具耐用度中速切削時(shí)一般降低10％～30％磁化切削加工磁化切削的工藝效果（1）減少切削力與功率消耗經(jīng)北京某廠測(cè)定磁化切削比普通切削可減少電流消耗量25％四川某廠采用45鋼零件試驗(yàn)，用高速鋼刨刀加工，當(dāng)進(jìn)給量與切削深度相同，切削速度分別是17.9m／min和36.5m／min時(shí)，磁化切削功率分別減少33％和32％磁化切削加工磁化切削的工藝效果（2）提高刀具耐用度采用磁化切削，可明顯降低切削溫度，減少了刀具磨損，根據(jù)被加工材料不同，可提高刀具耐用度2～5倍左右，提高工效10倍左右磁化切削加工磁化切削的工藝效果（3）降低工件表面粗糙度和提高加工精度在相同的刨削條件下，傳統(tǒng)刨削的工件表面粗糙，且有毛刺，而磁化刨削則表面光滑無(wú)毛刺加工時(shí)工件受到磁場(chǎng)引力作用，此引力方向相反于徑向切削力Fy，從而減少或消除Fy力所產(chǎn)生的變形當(dāng)車削細(xì)長(zhǎng)軸、磨削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，相當(dāng)于安裝了“磁力跟刀架”，有利于消除或減少此類加工引起的鼓形誤差磁化切削加工磁化切削的工藝效果（4）裝置簡(jiǎn)單、安全可靠、成本低通常切削加工時(shí)刀具的磁場(chǎng)強(qiáng)度約為10-2T

，對(duì)機(jī)床、工件、操作者均無(wú)不良影響低溫切削加工低溫切削的機(jī)理低溫切削加工是利用二氧化碳、液氮等低溫介質(zhì)，使工件或工具或切削區(qū)處于冷卻狀態(tài)進(jìn)行切削加工的方法。一般將低溫切削分為：低溫區(qū)（0～-30℃）、超低溫區(qū)（-50℃以下）及亞常溫區(qū)（2～6℃），其中低溫區(qū)常用。低溫切削加工低溫切削的機(jī)理一般體心立方晶格材料（如鋼等），在-20℃左右所需的沖擊能和沖擊力比20℃要小得多低溫切削加工低溫切削的機(jī)理對(duì)面心立方晶格材料（如鋁、銅等）的低溫沖擊能和沖擊力與常溫相比，基本上沒(méi)有變化低溫切削加工低溫切削的機(jī)理由此可見(jiàn)，低溫切削加工適合碳素鋼等體心立方晶格材料低溫切削加工低溫切削的形式浸液冷卻法將被加工件浸在低溫的液體中（切削部分不露出）進(jìn)行切削加工例如將固態(tài)二氧化碳（干冰）置于酒精中，可得到