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2008-06-09 10:48 |
微細(xì)切削刀具的特征及其制備技術(shù)
1 引言 T.|0;Eb
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微細(xì)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(jì)算機(jī)外設(shè)等多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 )RkU='lB "
微細(xì)切削的基本原理是在精密（或超精密）切削機(jī)床上，利用微細(xì)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(xì)切削技術(shù)的發(fā)展依賴于微細(xì)切削刀具技術(shù)的支撐。本文結(jié)合微細(xì)切削的特征，分析了微細(xì)切削對(duì)于切削刀具的基本要求，重點(diǎn)介紹了適用于微細(xì)切削的刀具材料、刀具設(shè)計(jì)要點(diǎn)和典型的刀具制備工藝。 xH
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2 微細(xì)切削刀具的基本特征 lZua" Ju
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目前應(yīng)用較多的微細(xì)切削方法主要有微細(xì)車削、微細(xì)立銑削、微細(xì)飛切和微細(xì)鉆削，使用的微細(xì)切削刀具相應(yīng)為微細(xì)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(xì)切削的刀具磨（破）損、切削力、切削表面形成等加工機(jī)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(xì)切削的刀具應(yīng)滿足以下基本要求： T4#knSIlh
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（1）整體尺度小，局部特征尺度微小針對(duì)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(xì)切削加工特征微小、加工精度較高的特點(diǎn)，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。 zHU#Jjc_b
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（2）切削刃鋒利在微細(xì)切削條件下，為了實(shí)現(xiàn)極微量的材料去除，所采用的切削深度和進(jìn)給量通常在微米級(jí)，切削厚度與刀具刃口半徑處于同一數(shù)量級(jí)，刀具實(shí)際前角將表現(xiàn)為較大的負(fù)值。刃口半徑對(duì)于微細(xì)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。 UMX+h])#N
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（3）表面質(zhì)量好表面質(zhì)量對(duì)于微細(xì)切削刀具的使用性能影響極大。為了獲得良好的微細(xì)切削精度和表面質(zhì)量，微細(xì)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(huì)增加微細(xì)切削時(shí)的摩擦阻力，導(dǎo)致加工表面惡化，而且會(huì)削弱刀具強(qiáng)度。 cp2fD n
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（4）強(qiáng)度高，抗沖擊能力強(qiáng)對(duì)于小直徑的微細(xì)立銑刀和鉆頭等旋轉(zhuǎn)刀具，微細(xì)切削是在極高的主軸轉(zhuǎn)速下進(jìn)行。微細(xì)切削刀具的切削部分應(yīng)具備足夠高的強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)特性，能夠承受微細(xì)切削時(shí)的高頻沖擊負(fù)載。 #0P<#S^7
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（5）剛性好，抗變形能力強(qiáng)為保證加工精度，微細(xì)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(xì)立銑削時(shí)，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(xì)鉆削時(shí)，鉆頭變形量過大引起的折斷將導(dǎo)致工件報(bào)廢。 njX:[_&
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（6）耐磨性好，磨損過程均勻微細(xì)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(jìn)行微細(xì)切削，不僅影響加工精度，并且會(huì)產(chǎn)生明顯的加工毛刺，給表面精整帶來困難。 ft*0?2N~
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（7）動(dòng)平衡精度高微細(xì)立銑削時(shí)，刀具跳動(dòng)與進(jìn)給量的比值明顯大于常規(guī)切削。在極高的主軸轉(zhuǎn)速下，切削刃之間的切削負(fù)載極不均衡，切削力波動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重，將影響切削過程的穩(wěn)定性和刀具的可靠性。為保證刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡和加工精度，微細(xì)立銑刀、鉆頭等旋轉(zhuǎn)刀具應(yīng)具有極高的動(dòng)平衡精度，使用前必須隨同刀柄系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)試。 'wZy: c
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（8）刀具夾持精確可靠微細(xì)旋轉(zhuǎn)刀具的安裝誤差是影響加工精度和可靠性的主要因素。刀具夾持系統(tǒng)應(yīng)具有較高的接觸剛度和重復(fù)定位精度，并具有良好的高速鎖緊性。 0 iE).Za0g
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3 微細(xì)切削刀具的材料選用 F*w|/-
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