文档介绍：收稿日期:2004年11月金刚石***刀尖几何形状对超精密切削加工质量的影响张文生1,2张飞虎11哈尔滨工业大学2黑龙江科技学院摘要:指出超精密切削实际上是***刀尖部分与工件的相互作用,分析了金刚石***刀尖几何形状和切削刃的锋利度对超精密切削加工质量的影响。认为正确地选择刀尖部分几何形状和修光刃钝圆半径是获得高质量加工表面的有力保证。关键词:金刚石***,超精密切削,刀尖,修光刃InfluenceofKnifepointGeometryofDiamondToolonProcessingQualityinUltra2precisionCuttingZhangWenshengZhangFeihuAbstract:’:diamondtool,ultra2precisioncutting,knifepoint,ameliorationblade1引言金刚石材料具有硬度高、摩擦系数小、导热性高、热膨胀系数小和化学惰性高等优异性能,是制造切削***的理想材料。对金刚石***质量的评定,首先是要能加工出高质量的超光滑表面,其次是要求***能长时间保持切削刃的锋利,即具有较长的工作寿命。普通切削时,***切削部分主要包括刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖几何形状等部分。由于在普通切削时,材料去除量较大(一般在毫米量级以上),因此刀尖部分的作用可以忽略。而在超精密切削时,材料去除量极小(一般在微米量级以下),切削时是***的刀尖部分与工件相互作用,此时***切削部分是指实际参加切削的刀尖几何形状部分。目前单晶金刚石***在超精密切削中使用广泛,所用的单晶金刚石***的刀尖几何形状常做成直线切削刃和圆弧切削刃两种形式。在超精密切削条件下,直线切削刃的长度、圆弧切削刃的刀尖圆弧半径以及切削刃的锋利程度都对加工中的物理现象有很大影响。2刀尖几何形状对加工质量的影响常用天然金刚石***的刀尖几何形状有尖刃、多棱刃、直线切削刃及曲线切削刃(主要是圆弧切削刃)等几种。图1是用于超精密切削的几种不同金刚石***刀尖部分的几何形状,其中图1a所示形状一般不用[1]。在超精密切削时直线切削刃就是直线修光刃,圆弧切削刃就是圆弧修光刃。在这几种不同刀尖几何形状的金刚石***中,尖刃***、多棱刃***难以加工出超精密表面;圆弧切削刃***虽然加工残留面积较小,但刃磨困难(目前,除哈尔滨工业大学外,我国圆弧切削刃金刚石***刃磨技术的总体水平都不高);而在精确安装的前提下,直线切削刃***的加工残留面积最小,加工表面质量最高。图1金刚石***刀尖部分的几何形状211直线切削刃直线切削刃比圆弧切削刃的切削阻力小,易于进行尺寸精度及表面粗糙度控制,并且制造容易、研磨方便,其用于高品质、高精度加工方面的优势是其它切削刃难以替代的。其不足之处是安装调整比较困难。直线切削刃不能太长(一般取0105~0120mm),否则会增加径向切削力,且切削刃和工件表面过多83工具技术的摩擦会使加工表面粗糙度值增大,并且加速***磨损。由于普通直线切削刃***在安装调整时较为费事,其安装关键就是调整切削刃与进给方向的夹角,要求直线切削刃应严格与进给方向一致。因此,为了安装调整方便,可将直线切削刃做成如下形式:直线切削刃的两边带有圆弧角(见图2a),安装时只需将直线切削刃调整到与进给方向大致平行即可。用这种***可以进行零切削,易于获得优良的超精密表面质量;图2b所示***直线切削刃部分由三个前刀面构成(也就是直线切削刃不在一条直线上),使前端直线切削刃的两边形成零点几毫米长的切削刃[2]。该两小段切削刃相对前端直线切削刃形成一个微小角度,这两小段切削刃在切削过程中除具有切削作用外还具有挤压作用。(a)(b)图2改进型直线切削刃212圆弧切削刃圆弧切削刃金刚石***对刀容易,使用方便,但***制造、研磨困难,价格较高。国外金刚石***较多地采用圆弧切削刃,推荐的切削刃刀尖圆弧半径为rε=015~3mm或更小。超精密切削时进给量甚小,一般情况下进给量f<0102mm/r。在