1、一、金剛石刀具超精密切削機理及特點,1.金剛石刀具超精密切削機理 1） 切削厚度與材料剪切應力的關(guān)系 金剛石刀具超精密切削的機理與一般切削加工的有較大差別。由于金剛石刀具超精密切削的切削厚度極小，這時切削的深度可能小于被加工材料晶粒的大小，切削是在被加工材料的晶粒內(nèi)進行的，因此，切削力一定要大于晶體內(nèi)部非常大的原子、分子結(jié)合力，刀刃上所承受的剪切應力會急速地增加并變得非常大。這時刀刃處將產(chǎn)生很大的熱量，刀刃切削處的溫度將很高，因此要求刀具有很高的高溫強度和硬度。金剛石刀具不僅有很高的高溫強度和硬度，而且由于金剛石材料質(zhì)地細密，且切削刃的幾何形狀非常好，表面十分光滑，因此能夠進行鏡面切削，這是當

2、前其它刀具材料無法比擬的。 2） 材料微觀缺陷及其對超精密切削加工的影響,金剛石刀具超精密切削機理及特點,金剛石刀具超精密切削加工是一種原子、分子級加工單位的去除加工方法，要從工件上去除材料，需要相當大的能量，這種能量可用臨街加工能量密度（J/cm3）和單位體積切削能量（J/cm3）來表示。臨界加工能量密度就是當應力超過材料彈性極限時，在切削相應的空間內(nèi)，由于材料微觀缺陷而產(chǎn)生破壞時的加工能量密度。要去除的一塊材料的大小就是加工單位，加工單位的大小和材料微觀缺陷分布的尺寸大小不同時，被加工材料的破壞方式就不同。 （1） 晶格原子、分子的破壞 晶格原子、分子的破壞就是把原子、分子一個一個的去除。

3、 （2） 點缺陷 點缺陷就是在晶體中存在空位和填隙原子。點缺陷的破壞是以 原子缺陷（包括空位和填隙原子）為起點來增加晶格缺陷的破壞。晶體中存在的雜質(zhì)原子也是一種點缺陷。 （3） 位錯缺陷和微裂紋,金剛石刀具超精密切削機理及特點,位錯缺陷就是晶格位移，它在晶體中呈連續(xù)的線狀分布，故又稱為線缺陷，即有一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。這種破壞是由位錯線的滑移或微裂紋引起晶體內(nèi)的滑移變形而發(fā)生的。 （4） 晶界破壞、空隙和裂紋 晶界破壞、空隙和裂紋是以缺陷面為基礎(chǔ)的晶粒間破壞。 如果應力作用的區(qū)域僅僅局限在上述各種缺陷空間的狹窄范圍內(nèi)則會以加工應力作用區(qū)域相應的破壞方式發(fā)生破壞；如果加工應力作

4、用范圍更廣，則會以更容易破壞的方式發(fā)生破壞。 3） 加工表面的形成與質(zhì)量 （1） 金剛石刀具超精密切削表面的形成,金剛石刀具超精密切削機理及特點,用金剛石刀具進行超精密切削而形成表面時，主要影響因素有幾何因素、塑性變形和加工震動等。 幾何因素主要是指刀具的形狀、幾何角度、刀刃表面粗糙度和進給量等。它主要影響與切削運動方向相垂直的橫向表面粗糙度。 塑性變形不僅影響橫向表面粗糙度，而且影響與切削運動方向相平行的縱向表面粗糙度。 加工中的振動對縱向表面粗糙度也有影響，因此在超精密切削中，振動也是不允許的。 （2） 金剛石刀具超精密切削中切削的形成,金剛石刀具超精密切削機理及特點,金剛石刀具超精密切削

5、所能切除金屬層的厚度標志其加工水平。一般用刀具的切削刃圓弧半徑來表示。 （3） 表層破壞層的應力狀態(tài) 在金剛石刀具超精密切削中，工件表面產(chǎn)生塑性變形，內(nèi)層產(chǎn)生彈性變形。切削后，內(nèi)層彈性恢復，受到表層阻礙，從而使表層產(chǎn)生殘余壓應力；另一方面，由于微擠壓作用，也使得工件表層有殘余壓應力。所以，在切削后，切削層部分都會有較高的應力。 2. 金剛石刀具超精密切削的特點 金剛石刀具具有極高的硬度、耐磨性、高溫強度和高溫硬度,金剛石刀具超精密切削機理及特點, 加工精度高、表面粗糙度低。這是由于：a. 切削刃圓弧半徑可以磨的很小，能夠切除極薄的金屬層；b. 金剛石與被切削的銅、鋁等金屬耐熔附性差，不易形成積屑瘤；c. 金剛石導熱性好，線膨脹系數(shù)小，切削熱引起的加工表面形狀和尺寸變化較小。 加工表面硬化層的硬度和