金刚石刀具精密切削加工概述

HEATS

　　精密与超精密加工和制造自动化是先进制造技术的两大领域。当代的精密工程、微细工程和纳米技术是现代制造技术的前沿、未来技术的基础。

　　通常将加工精度在0.1~1μm，加工表面粗糙度Ra在0.02~0.1μm之间的加工方法称为精密加工，而将加工精度高于0.1μm，加工表面粗糙度Ra小于0.01μm的加工方法称为超精密加工。

% F. }' t: }) S* o. B : q/ i9 s! @# |$ I7 e

　　当前各种加工方法所能达到的精度及其发展趋势如图2-1所示。

: ^& z) k, S* ?# Y8 c1 b

　　天然金刚石刀具是精密与超精密加工的基本刀具。金刚石刀具的超精密加工技术主要应用于两个方面，即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。

　　一、超精密加工的难点

! B5 g5 }* C) C. Q' ?0 b

　　超微量去除技术是实现超阶级精密加工的关键。这是因为在这种情况下：

9 {5 {, w1 g! |9 `) d) [, Q

　　①工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的，精度难以控制；

. S" K/ `+ ^0 o3 Q9 w! [

　　②工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大影响；

+ ?+ K$ ?6 w' O8 y& x + l0 T6 \/ c8 X/ H

　　③去除层越薄，被加工表面所受的切应力越大，材料就越不易被去除。

. ]# D$ ]+ V2 V4 e0 z

　　④当去除厚度在1μm以下时，材料被去除的区域内产生的切应力急剧增大。因为当晶粒的尺寸为数微米时，加工就需在晶粒内进行，即把晶粒当作一个个不连续体进行切削。在晶粒内部，大约1μm左右的间隙内就有一个位错缺陷。

- Q$ F. j- T9 V; |2 `+ C; Y

　　二、超精密加工的方法

　　⑴超精密加工按加工方式不同可以分为切削加工、磨料加工(分固结磨料和游离磨料加工)、特种加工和复合加工四类。

* G9 A8 I: m: Z* Q% ~9 t4 h3 D6 m 9 q/ l6 x: {* b y/ f5 x

　　⑵根据加工方法的机理和特点，最基本的超精密加工方法还可分为去除加工、结合加工和变形加工三大类。

I, y7 R, D* t' k 1 o1 o' t H/ h5 [

　　⑶超精密加工还可分为传统加工、非传统加工和复合加工。传统加工是指刀具切削加工、固结磨料和游离磨料加工；非传统加工是指利用电能、磁能、声能、光能、化学能、核能等对材料进行加工和处理；复合加工是指多种加工方法的复合。目前，在制造业中以切削、磨削和研磨为代表的传统加工方法仍占主要地位。

! k+ k& G2 E2 n- O

　　三、超精密加工的实现条件

/ K. V. |5 y! \; ~) o$ f* H2 R 0 `: j9 c- @" O

　　超精密加工是一门多学科交叉的综合性高新技术，已从单纯的技术方法发展成精密加工系统工程。该系统主要包括以下几个方面：

# X7 M( h# M. M) A& Y; w4 m

　　①超精密加工的机理与工艺方法；

　　②超精密加工工艺装备；

1 C/ F9 ~7 G5 W+ Z

　　③超精密加工工具；

( N7 A& _% v9 A' R' E# [ @

　　④超精密加工中的工件材料；

* ~' ]3 V* k* J2 H$ Q$ @* n/ j

　　⑤精密测量及误差补偿技术；

　　⑥超精密加工工作环境、条件等。

- P7 e% W; u7 c' b3 a, |4 P

　　在超精密加工的中，必须综合考虑以上因素。 【MechNet】

+ w: m. V8 I) k& ~