精密与超精密切削加工与刀具.ppt

精密加工与特种加工现代机械工业致力于提高加工精度的原因：1.1.5超精密加工现状及发展趋势OAGM2500可加工有色金属和非金属，可直接加工出超光滑的加工表面(粗糙度Ra0.02～0.005µm，加工精度<0.01µm)。
如：陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射镜、红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计算机磁盘、激光打印机的多面棱镜、录像机的磁头、复印机的硒鼓、菲尼尔透镜等。切削变形和切削力切削变形(1)过渡切削第I变形区是指在切削层内产生剪切滑移的塑性变形区。切削过程中的塑性变形主要发生在这里，所以它是主要变形区。（2）最小切入深度（3）毛刺与亏缺刀具前角将直接影响切削力的大小和方向，从而影响工件终端的最终形状（毛刺或亏缺）（4）微量切削的碾压过程切削力(1)切削力的来源不管在多大的切削速度下都有积屑瘤生成，切削速度不同，积屑瘤的高度也不同。当切削速度较低时，积屑瘤高度较高，当切削速度达到一定值时，积屑瘤趋于稳定，高度变化不大。由图2-8可以看出在进给量很小时，积屑瘤的高度很大，在f＝5μm/r时，h0值最小，f值再增大时，h0值稍有增加。
由图2-9所示，在背吃刀量<25μm时，积屑瘤的高度变化不大，但在背吃刀量>25μm后，h0值将随着背吃刀量的增加而增加。积屑瘤高时切削力也大，积屑瘤小时切削力也小。与普通切削规律正好相反。1）积屑瘤前端R大约2～3μm，实际切削力由刃口半径R起作用，切削力明显增加。
2）积屑瘤与切削层和已加工表面间的摩擦力增大，切削力增大。
3）实际切削厚度超过名义值，切削厚度增加hD-hDu，切削力增加。积屑瘤高度大，表面粗糙度大，积屑瘤小表面粗糙度小。并且可以看出，切削液减小积屑瘤，减小加工表面粗糙度。由图2-12知，在有切削液的条件下，切削速度对加工表面粗糙度的影响很小。
图2-13说明，不同切削速度下均得到表面粗糙度极小的加工表面—镜面。在进给量f<5μm/r时，均达到Rmax<0.05μm的加工表面粗糙度。
修光刃长度常取0.05～
0.20mm。
修光刃的长度过长，对
加工表面粗糙度影响不
大。
修光刃有直线和圆弧两
种，加工时要精确对
刀，使修光刃和进给方
向一致。圆弧刃半径一般
取2～5mm。在刀具刃口半径足够小时，超精密切削范围内，背吃
刀量变化对加工表面粗糙度影响很小。
背吃刀量减少，表面残留应力也减少，但超过某临界
值时，背吃刀量减少反而使加工表面残留应力增加。刃口锋锐度对加工表面有一
定的影响，相同条件下（背
吃刀量、进给量），更锋锐
的刀具切出的表面粗糙度更
小；速度的影响不是很大。锋锐车刀切削变形系数明显低于
较钝的车刀。
刀刃锋锐度不同，切削力明显不
同。刃口半径增大，切削力增大，
即切削变形大。背吃刀量很小时，
切削力显著增大。因为背吃刀量很
小时，刃口半径造成的附加切削变
形已占总切削变形的很大比例，刃
口的微小变化将使切削变形产生很
大的变化。所以在背吃刀量很小的
精切时，应采用刃口半径很小的锋
锐金刚石车刀。LY12铝合金原始材料的显微硬度为105HV。使用p＝0.3μm的金刚石车刀切削，得到的加工表面显微硬度为167HV；使用p＝0.6μm的金刚石车刀切削，得到的加工表面显微硬度为205HV。
1）刃口半径不同，加工表面变质层的冷硬和显微硬度有很大区别；
2）刃口半径越小，加工表面变质层的冷硬度越小。
刃口半径越小，位错密度越小，切削变形越小，表面质量越高。1）刃口半径越小，残留应力越低；
2）背吃刀量越小，残留应力越小，但当背吃刀量减小到临界值时，背吃刀量减小，残留应力增大。分析：在极限临界点A的受力变形情况：在A点处工件受水平和垂直力作用，此两力可分解为A点处的法向力N和切向力，则N力和力可用下式计算

化简后得1）（100）晶面的摩擦系数曲线有4个波峰和波谷；（110）晶面有2个波峰和波谷；（111）晶面有3个波峰和波谷；
2）（100）晶面的摩擦系数最低；（110）最高；
3）（100）晶面的摩擦系数差别最大；（111）晶面最小。1号车刀：前、后面为（100）晶面；
2号车刀：前、后面为（110）晶面。
比较切削变形大小要通过观察切屑外形，测量切屑系数和比较剪切角大小。
（一）通过观察两把刀切下的外形，切屑的厚度，切屑上滑移线痕迹等，1号车刀切下的切屑变形小于2号车刀切下的切屑变形。
（二）通过实测两把刀的切屑厚度，计算出的切屑变形系数，1号车刀切下切屑的变形系数小于2号车刀切下的切屑的变形系数。
（三）剪切角的计算：假设切削过程为直角自由切削

式中为变形系数，为前角。
从表2-5中可以看出，1号车刀的实际剪切角大于2号车刀，
即用（100）晶面的1号车刀切屑时的切屑变形小于用（110）
晶面的2号车刀。1.2.2切削热和切削液精密切削时，