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立方氦化硼(CBN)是繼人造金剛石之後，人工合成的一種新型超硬刀具切削材料，其硬度僅次於金剛石，在切削和磨銷加工中得到廣泛應用。
　　
　　立方氦化硼(CBN)在切削加工中的應用
　　
　　1.用PCBN刀片精車淬硬鋼
　　
　　採用PCBN刀具精車淬硬鋼，其工件硬度高於45HRC，效果最好。
其 切削速度一般為80～120m/min，工件硬度越高，切削速度宜取低值，如車硬度為70HRC的工件，其切削速度宜選60～80m/min。精車的切深 在0.1～0.3mm，進給量在0.05～0.025mm/r，精車後的工件表面粗糙度為Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可達0.013mm。若能採用 剛性好的標準數控車床加工，PCBN刀具的剛性好和刃口鋒利，則精車後的工件表面粗糙度可達Ra0.3μm，尺寸精度可達0.01mm，可達到用數控磨床 加工的水平。
　　
　　如果機床剛性好，選用的切削速度較低，則選用PCBN復合刀片可精車斷續表面。
　　
　　精車加工餘量一般為0.3mm左右，盡可能提高工件淬火前的尺寸精度和減少熱變形，以保證精車時切削余量均勻，延長PCBN刀具的使用壽命。
　　
　　精車一般不用切削液，因為在較高的切削速度下，大量的切削熱由切屑帶走，很少會停留在工件表面而影響加工表面質量和精度。
　　
　　精車刀片宜選用強度和韌性高的80°菱形刀片，刀尖半徑在0.8～1.2mm之間，為保護刀具刃口，使用前需用細油石倒稜。
　　
　 　精車淬硬工件是一門新工藝，實施前需做工藝試驗，可用與工件材料、硬度和大小相同的棒料，在同類機床上進行精加工或粗加工試驗，關鍵是要試驗刀具與切削 參數的選擇及工藝系統是否有足夠的剛性。該工藝目前國內已經採用，如一汽集團用PCBN刀具加工滲碳淬火(58～63HRC)的20CrMnTi變速箱齒 輪撥叉槽，採用的工藝參數為υc=150m/min, f=0.1mm/r，αp=0.2～0.3mm，實現了以車代磨。
　　
　　2.加工硬鑄鐵和灰口鑄鐵
　　
　　(1)加工硬鑄鐵
　　
　 　用PCBN刀具車削淬硬鋼時，要求工件淬火硬度高於45～55HRC，加工硬鑄鐵時，只要硬度達到中等硬度水平(45HRC)，就會取得良好的加工效 果。如汽車發動機缸蓋上的排氣閥座，該閥座是採用含銅、鉬的高鉻合金鑄鐵材料，其硬度一般約為44HRC，其閥座上孔採用锪(鉸)、車兩種工藝，大多是在 專用自動線上加工，與槍鉸導管孔一道進行。所採用的切削用量為：υc=71.6m/min，υf=26.5mm/min，αp=1.0mm，採用BC拉削 油，自採用PCBN刀具加工後，與以往採用的各種硬質合金刀片加工相比，刀具平均耐用度為1200件，加工表面粗糙度為Ra0.4μm，閥座面擺差 0.05mm。東風汽車公司發動機廠自1988年使用PCBN刀具後，其效果一直保持穩定，較好地解決了引進設備的刀具國產化問題。

　　(2)高速銑削灰口鑄鐵
　　
　　高速銑削灰鑄鐵時，一般粗加工當然可以使用K類硬質合金，精加工可用氦化硅陶瓷刀片。如在一個裝有8塊刀片的端銑刀上改用只裝對稱式的兩片PCBN刀片，並將切削速度提高4倍，其結果是金屬切除率相同，而切削力卻下降3/4，刀具壽命與加工質量超過前者。

　　對珠光體鑄鐵與冷硬鑄鐵，也宜採用PCBN刀具進行高速加工，與其它刀具材料比較，可提高切削速度、延長刀具壽命、降低了表面粗糙度。
　　
　　3.高速鏜削鑄件孔
　　
　　在高速鏜桿上採用成對鑲片PCBN鏜刀與單片鏜刀相比，其平衡性好，從而增加了鏜桿的剛性，在給定的進給量下，採用PCBN雙刀片鏜孔可獲得高的金屬切除率與表面質量。
　　
　 　目前國內已有較多的發動機製造廠，對氣缸體的缸孔(或缸套)精加工已使用PCBN刀具。如上海大眾和一汽集團的發動機廠，缸孔精鏜均採用PCBN刀片並 可自動補償(υc=500m/min，f=0.2mm/r，αp=0.1mm)。所以加工出的缸孔精度高、尺寸穩定，而且生產效率高，刀具壽命長。
　　
　　對於小孔鏜削，雖可使用陶瓷或塗層刀片，但刀片應帶有負前角，這將增加切削和排屑的阻力，易使細長鏜桿產生振動。若用PCBN刀具進行高速鏜削，其孔的表面質量好、生產效率高。
　　
　　4.鉸削淬硬鋼或硬鑄件小孔
　　
　 　對這類工件的孔加工宜採用CBN電鍍鉸刀。這種鉸刀是以其硬度為42HRC的45號鋼或9CrSi鋼作為基體，具有前後導向和切削部分，其基體製造精度 要高，設計要合理。如其鉸刀的前導向部分直徑要小於切削刃部分直徑0.04mm，切削區的長度要大於工件孔深，後導向的長度要大於切削區長度，其直徑應小 於切削刃部直徑0.02mm。為了在鉸削中能用切削液沖洗切屑和冷卻潤滑加工表面，其鉸刀基體上開有兩條較深的螺旋槽。
　　
　　如某 廠加工淬火鋼工件孔φ12.06±0.05mm，硬度為45HRC，底孔尺寸為φ12±0.01mm，要求孔的圓柱度為0.005mm，表面粗糙度為 Ra0.2μm。採用一組五把的電鍍CBN鉸刀加工後，取得較好的經濟效果。有的發動機製造廠採用金剛石或CBN電鍍鉸刀對氣缸體的主軸承孔進行珩鉸，代 替原來的珩磨加工，使加工效率提高了數倍，且質量穩定。
　　
　　5.用於難加工材料的切削加工
　　
　　採用帶正前 角的PCBN刀具，選用適當的切削參數，即υc=100m/min,f=0.05～0.2mm，αp=0.1～0.2mm，採用極壓型乳化液或油冷卻液， 可加工奧氏體不銹鋼(45HRC)、高溫合金鋼、高錳鋼、高強度鋼及高鎳合金鋼等材料，可獲得較高的加工效率和表面質量。

　　CBN砂輪在磨削加工中的應用
　　
　　CBN材料除用來製作刀具外，其最大的應用領域還是製成CBN磨具，用於高速高效磨削和珩磨加工，可使磨削效率大大提高，其磨削精度和質量提高一個等級。

　　1.磨削汽車零件--凸輪軸和曲軸
　　
　 　汽車發動機上的凸輪 軸具有多個凸輪，淬火後的凸輪粗磨及精磨是影響凸輪質量的關鍵工序。一般都是採用靠模仿形磨削，工件速度的提高受到限制，工件易產生磨削燒傷裂紋，採用靠 模仿形磨削，其凸輪表面的輪廊曲線要受砂輪直徑大小的影響，所以很難保證凸輪輪廊曲線的正確。生產實踐證明，當砂輪直徑大時，磨出的凸輪瘦，當砂輪直徑小 時，磨出的凸輪胖，只有當砂輪直徑接近或等於磨削靠模凸輪的滾輪直徑時(一般為φ570mm)，其仿形誤差接近於零，即磨出的凸輪表面輪廊曲線接近於靠模 凸輪。在實際生產中，所用的砂輪直徑一般都是從D600(或610)用到D500，與理想的砂輪直徑(570)相差甚多，所以生產中總有大部分凸輪軸的凸 輪曲線超標。為解決這個問題，我們在靠模仿形凸輪磨床上採用CBN砂輪磨削，可把CBN砂輪直徑製成D575，CBN磨料層厚為 4～5mm，其磨輪的磨削最小直徑是D565，磨削直徑範圍雖然只有10mm，但磨削零件數卻相當於幾十片普通砂輪，不僅可保證凸輪曲線正確，而且也不會 產生磨削燒傷現象。
　　
　　如Liton工業自動化公司用CBN砂輪磨削凸輪軸，其成本降低了50%，凸輪表面的疲勞強度提高了 30%；東風汽車公司襄樊柴油發動機廠用陶瓷結合劑CBN砂輪粗磨冷激鑄鐵凸輪軸，其凸輪磨削余量t=4～5mm，υ砂=60m/s，工件轉速n= 100r/min,υf=0.1mm/s，採用高速磨削液，CBN砂輪的壽命基本相當於20片剛玉磨料砂輪。
　　
　　2.CBN砂輪在內孔磨削中的應用
　　
　 　內圓磨削的效率一直很低，其主要原因就是磨削速度、砂輪材質及磨桿的剛性問題。生產過程中用在修整砂輪、更換砂輪的時間幾乎佔了單件工時的 1/3～1/5。如果內圓或溝槽磨削採用CBN電鍍砂輪，並把砂輪速度提高，增大磨桿直徑，便可適當提高工件轉速與進給速度，不僅可保證孔(弧)徑、槽寬 尺寸與形位精度，表面粗糙度和避免燒傷，而且還可以成倍地提高加工效率，降低加工成本。
　　
　　如國內某廠加工一個年產60萬件的紡 機滾動軸承套，磨φ15.5+0.04的孔及相鄰的弧槽，過去用鉻剛玉(GG)砂輪，需用兩道工序分別在兩台M224內圓磨床上加工，其槽(弧)徑差及尺 寸與孔的同軸度很難保證，且效率低，採用CBN砂輪後，加粗了磨桿，提高了進給量，節約了修整和更換砂輪的時間，徹底解決了原有問題。後又改為孔、溝同時 磨，即在磨桿上裝兩個砂輪，使磨削效率提高1倍，節省了一台磨床。所加工的工件表面粗糙度為Ra0.63μm採用的磨削工藝參數：υ砂=36m/s，υ2 =19m/min，f粗切=1μm/r,f精切=0.5μm/r，光磨時間t=bs，採用10%濃度的乳化值。
　　
　　3.採用CBN砂輪磨削齒輪
　　
　 　齒輪磨削以往是採用單齒面與多齒面磨削，單齒面磨削雖然可獲得較高的加工精度，但效率低，成本高，多齒面磨削雖生產效率高，但其加工質量比單齒磨削差。 若採用CBN砂輪磨削，無論採用單齒面磨削還是採用多齒面磨削，採用電鍍CBN砂輪或陶瓷結合劑砂輪進行磨削，其效果極為顯著：

　　(1)CBN砂輪可以製成精度較高的齒形，由於耐用度高，不頻繁修整，不需經常調整機床，可獲得穩定的齒廊、導程和節距精度。
　　
　　(2)可實現高速磨削與高進給率磨削齒面，粗糙度低且不會燒傷，可在提高磨削效率的條件下獲得較高的齒輪精度(6～7級)。

　　(3)CBN砂輪壽命長，磨削性能好，節約了砂輪更換修整、機床調整和工件檢測等許多輔助時間。
　　
　　4.應用CBN磨具加工難加工材料及難加工面
　　
　　對淬硬鋼件或冷硬鑄鐵件孔的珩磨，可採用CBN珩磨油石，對高強度、高硬度和高熱敏性的合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼與合金，宜採用高硬度、高強度的CBN砂輪，採用極壓乳化液或高速磨削液進行冷卻。對較長的導軌面或複雜型面、凸輪磨床的靠模軸等均宜採用CBN砂輪。
　　
　　大力推廣CBN材料在機械加工關鍵工序中的應用
　　
　　CBN材料無論製作刀具或製作磨具，應用於高速切削或磨削，都可收到提高產品質量、提高加工效率、縮短加工週期和降低加工成本等顯著效果。因此，在加工中，大力推廣CBN刀(磨)具是提高製造技術的有力措施。但若普遍推廣使用，尚有許多問題。
　　
　　為了在生產中更好地推廣使用CBN刀(磨)具，應做以下幾方面的工作：
　　
　　1.發揮CBN刀(磨)具研究院(所)的主導作用
　　
　 　目前國內CBN材料生產廠家很多，產量也不少，但高質量的不多，CBN刀(磨)具的穩定用戶更少。究其原因主要是機械加工部門對價格昂貴的CBN刀 (磨)具缺乏選擇與使用的知識，採購來的CBN工具實效不多，在其經濟緊縮的條件下，不敢輕易投資進行工藝試驗。要想解決這個問題，只有CBN刀(磨)具 研究院(所)主動深入機械製造的生產單位，選擇生產效率與質量的薄弱環節，且已具有或易於創造CBN加工條件的點，與用戶協商簽訂共同開發CBN應用合 同。由工具研製單位負責免費提供試驗用的CBN刀(磨)具，用戶負責提供試驗所需條件下組織生產試驗。這就發揮了多方積極性，從CBN質量選擇到工具制 造，都會以最優、最快的速度進行，用戶從準備試驗條件到使用，見到了達到合同目標值的成果，不花試驗費便解決了生產難題，很容易推廣。而工具院(所)亦可 在以後的供貨中逐步回收利潤，只要雙方保持互惠、互利，協作關係便會更加鞏固。我廠就是利用這種方式與多家研究院(校)開發了很多新技術。
　　
　　2.實現三點一線聯合開發，即CBN--工具製造--用戶或CBN與工具製造--機床--用戶共同開發CBN的應用

　 　其原因是多方面的，如CBN質量、含量、品牌規格及結合劑等是否適合硼鑄鐵的加 工。至於CBN磨具影響的磨削效果的因素就更多了，除自身原材料的質量、配比和磨具製造技術外，還有使用條件與技術。如磨削速度(應用高速磨削速度)、磨 床剛性好、無振動、有自動精細進給及修整補償機構、適當的磨削參數和冷卻液等，這些都是相輔相成的重要因素，靠有關方面共同努力，各自提高自家產品的質 量，相互促進，才能使CBN工具與專用設備成功地用於生產。
　　
　　3.積極開展CBN刀(磨)具製造與使用技術的研究
　　
　 　用戶希望使用具有實效的CBN工具，為此，要求工具製造單位，除了盡快提高CBN工具的製造技術外，還應對產品的質量建立明確的鑒定標準與方法，分佈某 些性能參數，如刀具的CBN含量與品牌、磨具的硬度與CBN精度、濃度等，在此基礎上進行生產使用試驗，以便充分發揮用戶的生產經驗，對不同的切削參數與 冷卻液所取得的加工結果進行對比分析，使CBN工具得到質的提高。CBN工具的適用範圍、使用條件和應用的技術配套(如設備和冷卻液等)，用戶可正確選用 和使用CBN工具。
　　
　　4.用戶需要提高產品質量意識，勇於提高製造技術
　　
　　21世紀是高科技時代，產品 必須是有高性能、高質量才有市場，企業才有生命力。為此，應盡快提高製造技術水平，而推廣使用CBN工具提高製造技術是一種有力措施，這不僅需要有關主管 部門的有力資助和支持，有組織、有計劃地逐步推廣CBN工具的技術配套與使用，同時也要求用戶勇於接受新材料、新技術，改變過去陳舊的生產觀念與管理方 法，即刀(磨)具均消耗費用指標很低，只許占產品成本的1/100左右，而不是以提高生產效率和保證產品質量為準，這樣會限制優質高效的刀(磨)具應用與 先進設備生產能力的發揮。實踐證明，CBN刀(磨)具的成效不僅可提高產品的加工質量，而且也可提高經濟效益。

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高精度細長軸的特殊磨削方法及事項

圖1　砂輪形狀

1 磨削前的幾項準備工作

圖1　砂輪形狀
校直
細長軸校直方法有熱校和冷校兩種方法，熱校比冷校理想。校直後的彎曲度應控制在工件每1000mm長度，其彎曲度在0.15mm以內。
中心孔
中心孔是細長軸的基準、細長軸經過熱處理後，中心孔將會產生變形，應對中心孔進行研磨，使其60°錐孔和圓度達到標準要求。
檢修機床
保證檢修後的外圓磨床各項精度達到出廠時指標。
調整機床
主要是調整頭架與尾架間的中心距離。將工件頂在兩頂尖間，用手旋轉工件。感覺不松不緊為好，如果尾座頂尖是彈簧式的，可使彈簧頂尖壓縮0.5～2mm，再頂住工件中心孔。
檢查工件
兩頂尖頂住工件，先用百分表對細長軸的全長作徑向跳動檢查，特別是對中間彎曲度最大的地方，觀察其跳動量方向是否一致。然後再用千分尺檢查工件的磨削余量和各項尺寸。細長軸的磨削余量取較小值為宜。
2　砂輪及磨削用量的選擇
砂輪的選擇
根 據細長軸材料的不同，選擇不同磨料、硬度、粒度的砂輪，這是很重要的。磨細長軸的砂輪硬度應稍軟，粒度應稍粗。砂輪的形狀如圖1所示，中間呈凹形，因為 中凹形砂輪不但可減少砂輪與工件的接觸面積，而且砂輪整體寬度不變，可以減少細長軸在旋轉中產生自激振動，砂輪的選擇見表1。

切削用量的選擇
從表2中可以看出細長軸磨削的幾個特點：
修整砂輪的走刀量S、切深t均比一般磨削大，可使砂輪的表面比較粗糙，以增強切削性能；
磨削時工件的轉速較低，精磨時更低，這是為了減少細長軸因旋轉而產生的振蕩，而走刀量較大，以便將一部分切向力轉化為軸向力，減少徑向力Py；
磨削時切深t用雙行程來達到。因工件轉速低，工件表面與砂輪表面在單位時間內和單位面積上的接觸就相應地減少，可用往復一次或數次來彌補。
合理使用中心架
除 了合理地選擇中心架的數量之外，主要是在磨削過程中合理地調整中心架的兩個支片：用塗色法來觀察支片前端與工件表面接觸與否；用手摸支片前端與工件表面 是否接觸；看火花，當工件、砂輪、支片三者位置一致時，用手調整支片，並觀察火花是否增大。對於高精度、低粗糙度的細長軸磨削，應分粗、精磨。在精磨前應 再進行一次砂輪修整，目的是要磨出大量的等高微刃(圖2)，先是用鋒利的金剛石筆(圖3)，以很小而均勻的進給量精密地修整砂輪，然後用油石(用平面磨床 磨平)或精車後的砂輪以很小而均勻的進給量進行細密地修整砂輪而獲得。同時將工件放鬆，在兩頂尖中心孔內放黃油，並放鬆中心架，使兩支片不接觸工件。然後 再重新調整中心架的兩個支片，方法如圖4所示。百分表沿直徑方向頂住工件，調整支片，當工件與支片接觸，百分表立即有反應，這樣我們就可控制支片的前後位 置。
改進中心架的結構
一般中心架支片轉動的絲槓螺距較大，每旋轉一周進給量在1.25～2mm。我們利用中心架原有結構，增加一套差動絲槓，使支片後部的螺母在旋轉一周時，支片移動量為0.1mm，提高了支片調整精度。

3　控制彎曲度的措施
細 長軸的精度主要是由彎曲度、圓度、粗糙度等決定，而彎曲度和粗糙度是一個矛盾體：粗糙度在Ra0.2以上，砂輪的擠壓力大，Py力也大，使工件產生彎 曲，而細長軸磨削中的中心架調整又往往難以控制。因此，對於磨削高精度、低粗糙度的細長軸來說，的確是一個老大難問題。為此，可以應用萬能表中的μA電流 通與不通的測量原理，來測量工件與支片接觸情況。先將中心支架的兩支片做些改進(見圖5)，在支片前端分別裝上導電的銅塊，再用電線 與萬能表一端接(+)極，另一端接(-)極，(+)極與中心架相連，(-)極與尾架相通，當工件與支片相接時，萬能表的旋轉開關撥至100kΩ時，指針立 即轉動，表明整個電路相通了，其靈敏度很高，指針從0到最大讀數值之間的擺動值為中心架支片上的移動量4μm，當萬能表調整到10kΩ時，指針的擺動值為 0.001mm。用這種控制方法來控制中心架支片與工件的接觸，再加上「差動微調結構」來磨削高精度、低粗糙度值的細長軸，是一種比較理想的方法。這種方 法就像超精磨床上的磨削指示儀那樣，隨時知道切削力、擠壓力的大小。對於提高磨削精度，降低粗糙度值都較為有利。

圖5　中心支架兩支片的改進

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弊社の製品の供給調達機能は：

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

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概述
1. 加工精度與加工誤差
加工精度是指零件加工後的實際幾何參數(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數的符合程度。實際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會有大小不同的偏差，零件加工後的實際幾何參數對理想幾何參數的偏離程度，稱為加工誤差。

2.加工經濟精度
由 於在加工過程中有很多因素影響加工精度，所以同一種加工方法在不同的工作條件下所能達到的精度是不同的。任何 一種加工方法，只要精心操作，細心調整，並 選用合適的切削參數進行加工，都能使加工精度得到較大的提高，但這樣會降低生產率，增加加工成本。加工誤差δ與加工成本C成反比關係。某種加工方法的加工 經濟精度不應理解為某一個確定值，而應理解為一個範圍，在這個範圍內都可以說是經濟的。

3. 原始誤差
由機床、夾具、刀具和工件組成的機械加工工藝系統(簡稱工藝系統)會有各種各樣的誤差產生，這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會以各種不同的方式(或擴大、或縮小)反映為工件的加工誤差。
工藝系統的原始誤差主要有工藝系統的幾何誤差、定位誤差、工藝系統的受力變形引起的加工誤差、工藝系統的受熱變形引起的加工誤差、工件內應力重新分佈引起的變形以及原理誤差、調整誤差、測量誤差等。

4.研究機械加工精度的方法
a) 研究機械加工精度的方法分析計算法和統計分析法。
b) 採用滑動軸承時主軸的徑向圓跳動
　
二、工藝系統集合誤差
1.機床的幾何誤差
加工中刀具相對於工件的成形運動一般都是通過機床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決於機床的精度。機床製造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。

主軸回轉誤差
機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，並將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉誤差將直接影響被加工工件的精度。

主軸回轉誤差是指主軸各瞬間的實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的變動量。它可分解為徑向圓跳動、軸向竄動和角度擺動三種基本形式。

產生主軸徑向回轉誤差的主要原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。但它們對主軸徑向回轉精度的影響大小隨加工方式的不同而不同。
譬 如，在採用滑動軸承結構為主軸的車床上車削外圓時，切削力F的作用方向可認為大體上時不變的，見右圖，在切削力F的作用下，主軸頸以不同的部位和軸承內 徑的某一固定部位相接觸，此時主軸頸的圓度誤差對主軸徑向回轉精度影響較大，而軸承內徑的圓度誤差對主軸徑向回轉精度的影響則不大；在鏜床上鏜孔時，由於 切削力F的作用方向隨著主軸的回轉而回轉，在切削力F的作用下，主軸總是以其軸頸某一固定部位與軸承內表面的不同部位接觸，因此，軸承內表面的圓度誤差對 主軸徑向回轉精度影響較大，而主軸頸圓度誤差的影響則不大。圖中的δd表示徑向跳動量。

產生軸向竄動的主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對主軸回轉軸線有垂直度誤差。
不 同的加工方法，主軸回轉誤差所引起的的加工 誤差也不同。在車床上加工外圓和內孔時，主軸徑向回轉誤差可以引起工件的圓度和圓柱度誤差，但對加工工件端面 則無直接影響。主軸軸向回轉誤差對加工外圓和內孔的影響不大，但對所加工端面的垂直度及平面度則有較大的影響。在車螺紋時，主軸向回轉誤差可使被加工螺紋 的導程產生週期性誤差。

適當提高主軸及箱體的製造精度，選用高精度的軸承，提高主軸部件的裝配精度，對高速主軸部件進行平衡，對滾動軸承進行預緊等，均可提高機床主軸的回轉精度。

導軌誤差
導軌是機床上確定各機床部件相對位置關係的基準，也是機床運動的基準。車床導軌的精度要求主要有以下三個方面：在水平面內的直線度；在垂直面內的直線度；前後導軌的平行度(扭曲)。
臥 式車床導軌在水平面內的直線度誤差△1將直接反映在被加工工件表面的法線方向（加工誤差的敏感方向）上，對加工精度的影響最大。臥式車床導軌在垂直面內 的直線度誤差△2可引起被加工工件的形狀誤差和尺寸誤差。但△2對加工精度的影響要比△1小得多。由右圖2可知，若因△2而使刀尖由a下降至b，不難推得 工件半徑R的變化量。

當前後導軌存在平行度誤差(扭曲)時，刀架運動時會產生擺動，刀尖的運動軌跡是一條空間曲線，使工件產生形 狀誤差。由右圖可見，當前後導軌 有了扭曲誤差 △3之後，由幾何關係可求得△y≈(H/B)△3。一般車床的H/B≈2/3，車床前後導軌的平行度誤差對加工精度的影響很大。

臥式車床導軌直線度誤差
臥式車床導軌垂直面內直線度誤差對加工精度的影響
臥式車床導軌扭曲對加工精度的影響
除了導軌本身的製造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝質量，也使造成導軌誤差的重要因素。導軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。

傳動鏈誤差
傳動鏈誤差是指傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。
工件在夾具中裝夾示意圖
2.刀具的幾何誤差
刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。採用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時，刀具的製造誤差會直接影響工件的加工精度；而對一般刀具(如車刀等)，其製造誤差對工件加工精度無直接影響。
任 何刀具在切削過程中，都不可避免地要產生磨損，並由此引起工件尺寸和形狀地改變。正確地選用刀具材料和選用新型耐磨地刀具材料，合理地選用刀具幾何參數 和切削用量，正確地刃磨刀具，正確地採用冷卻液等，均可有效地減少刀具地尺寸磨損。必要時還可採用補償裝置對刀具尺寸磨損進行自動補償。

3.夾具的幾何誤差
夾 具的作用時使工件相當於刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的製造誤差對工件的加工精度(特別使位置精度) 有很大影響。如右圖鑽床夾具中，鑽套軸心線f 至夾具定位平面c間的距離誤差，影響工件孔a至底面B尺寸L的精度；鑽套軸心線f至夾具定位平面c間的平行度誤差，影響工件孔軸心線a至底面B的平行度； 夾具定位平面c與夾具體底面d底的垂直度誤差，影響工件孔軸心線a與底面B間的尺寸精度和平行度；鑽套孔的直徑誤差亦將影響工件孔a至底面B的尺寸精度和 平行度。

三、定位誤差
定位誤差是指一批工件採用調整法加工時因定位不正確而引起的尺寸或位置的最大變動量。定位誤差由基準不重合誤差和定位副製造不準確誤差造成。
a) 零件圖
b) 加工f面
c) 加工g面方案Ⅰ
d) 加工g面方案Ⅱ
基準不重合誤差分析示例

1.基準不重合誤差
在 零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工後 的尺寸、位置所依據的基準稱為工序基準。一般 情況下，工序基準應與設計基準重合。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準(或測量基準)，如果所選用的定位基準(或 測量基準)與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差。基準不重合誤差等於定位基準相對於設計基準在工序尺寸方向上的最大變動量。

圖 示零件，設e面已加工好，今在銑床上用調整法加工f面和g面。在加工f面時若選e面為定位基準，則f面的設計基準和定位基準都是e面，基 準重合，沒有基 准不重合誤差，尺寸A的製造公差為TA。加工g面時，定位基準有兩種不同的選擇方案，一種方案(方案Ⅰ)加工時選用f面作為定位基準，定位基準與設計基準 重合，沒有基準不重合誤差，尺寸B的製造公差為TB；但這種定位方式的夾具結構複雜，夾緊力的作用方向與銑削力方向相反，不夠合理，操作也不方便。另一種 方案(方案Ⅱ)是選用e面作為定位基準來加工g面，此時，工序尺寸C是直接得到的，尺寸B是間接得到的，由於定位基準e與設計基準f不重合而給g面加工帶 來的基準不重合誤差等於設計基準f面相對於定位基準e面在尺寸B方向上的最大變動量TA。

定位基準與設計基準不重合時所產生的基準不重合誤差，只有在採用調整法加工時才會產生，在試切法加工中不會產生。
a) 孔和定位心軸不存在間隙時
b) 孔和定位心軸存在間隙時
由定位副製造不準確引起的誤差
2.定位副製造不準確誤差

工 件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸製造得絕對準確，它們得實際尺寸(或位置)都允許 在分別規定得公 差範圍內變動。同時，工件上的定位基準面也會有製造誤差。工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由於定位副製造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工 件最大位置變動量，稱為定位副製造不準確誤差。

右圖所示工件的孔裝夾在水平放置的心軸上銑削平面，要求保證尺寸h，由於定位基準 與設計基準重合，故無基準不重合誤差；但由於工件的定位基 面(內孔D)和 夾具定位元件(心軸d1)皆有製造誤差，如果心軸製造得剛好為d1min，而工件得內孔剛好為Dmax(如圖示)，當工件在水平放置得心軸上定位時，工件 內孔與心軸在P點接觸，工件實際內孔中心得最大下移量△ab＝(Dmax－d1min)/2，△ab就是定位副製造不準確而引起的誤差。

基準不重合誤差的方向和定位副製造不準確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準不重合誤差和定位副製造不準確誤差的矢量和。

四、工藝系統受力變形引起的誤差
a) 車細長軸
b) 磨內圓
受力變形對工件精度的影響
1.基本概念
機 械加工工藝系統在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動力等的作用下，會產生相應的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，使工件的加工精度下 降。如右圖a示，車細長軸時，工件在切削力的作用下會發生變形，使加工出的軸出現中間粗兩頭細的情況；又如在內圓磨床上進行切入式磨孔時，右圖b，由於內 圓磨頭軸比較細，磨削時因磨頭軸受力變形，而使工件孔呈錐形。

垂直作用於工件加工表面(加工誤差敏感方向)的徑向切削分力Fy與 工藝系統在該方向上的變形y之間的比值，稱為工藝系統剛度k系, k系=Fy/y式中的變形y不只是由徑向切削分力Fy所引起，垂直切削分力Fz與走刀方向切削分力Fx也會使工藝系統在y方向產生變形，故y=yFx+ yFy+yFz

2.工件剛度
工藝系統中如果工件剛度相對於機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由於剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學有關公式估算。

3.刀具剛度
外圓車刀在加工表面法線(y)方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。刀桿變形也可以按材料力學有關公式估算。

4.機床部件剛度
機床部件剛度
機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。分析實驗曲線可知，機床部件剛度具有以下特點：

變形與載荷不成線性關係；
加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯後於加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就是載加載和卸載循環中所損耗的能量，它消耗於摩擦力所作的功和接觸變形功；
第一次卸載後，變形恢復不到第一次加載的起點，這說明有殘餘變形存在，經多次加載卸載後，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘餘變形才逐漸減小到零；
機床部件的實際剛度遠比我們按實體估算的要小。
影響機床部件剛度的因素
結合面接觸變形的影響
摩擦力的影響
低剛度零件的影響
間隙的影響

5.工藝系統剛度及其對加工精度的影響
在機械加工過程中，機床、夾具、刀具和工件在切削力作用下，都將分別產生變形y機、y夾、y刀、y工，致使刀具和被加工表面的相對位置發生變化，使工件產生加工誤差。工藝系統剛度的倒數等於其各組成部分剛度的倒數和。

工藝系統剛度對加工精度的影響主要有以下幾種情況：
由於工藝系統剛度變化引起的誤差
由於切削力變化引起的誤差毛坯形狀誤差的復映加工過程中，由於工件的加工餘量發生變化工件材質不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統變形發生變化，從而產生加工誤差。

若 毛坯A有橢圓形狀誤差(如右圖)。讓刀具調整到圖上雙點劃線位置，由圖可知，在毛坯橢圓長軸方向上的背吃刀量為ap1，短軸方向沙國內的 背吃刀量為 ap2。由於背吃刀量不同，切削力不同，工藝系統產生的讓刀變形也不同，對應於ap1產生的讓刀為y1，對應於ap2產生的讓刀為y2,故加工出來的工件 B仍然存在橢圓形狀誤差。由於毛坯存在圓度誤差△毛＝ap1-ap2，因而引起了工件的圓度誤差△工＝y1-y2，且△毛愈大，△工愈大，這種現象稱為加 工過程中的毛坯誤差復映現象。△工與△毛之比值ε稱為誤差復映係數，它是誤差復映程度的度量。

尺寸誤差(包括尺寸分散)和形狀誤差都存在復映現象。如果我們知道了某加工工序的復映係數，就可以通過測量毛坯的誤差值來估算加工後工件的誤差值。

由於夾緊變形引起的誤差
工件在裝夾過程中，如果工件剛度較低或夾緊力的方向和施力點選擇不當，將引起工件變形，造成相應的加工誤差。
其它作用力的影響

6.減小工藝系統受力變形的途徑
由前面對工藝系統剛度的論述可知，若要減少工藝系統變形，就應提高工藝系統剛度，減少切削力並壓縮它們的變動幅值。

提高工藝系統剛度
提高工件和刀具的剛度提高機床剛度採用合理的裝夾方式和加工方式減小切削力及其變化合理地選擇刀具材料，增大前角和主偏角，對工件材料進行合理的熱處理以改善材料地加工性能等，都可使切削力減小。

五、工藝系統受熱變形引起的誤差
工 藝系統熱變形對加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤 差有時可占工件總誤差的40%～70%。機床、刀具和工件 受到各種熱源的作用，溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質和空間散發熱量。當單位時間傳入的熱量與其散出的熱量相等時，工藝系統就達 到了熱平衡狀態。

1.工藝系統的熱源——內部熱源和外部熱源
2.減小工藝系統熱變形的途徑
減少發熱和隔熱
改善散熱條件
均衡溫度場
改進機床結構
加快溫度場的平衡
控制環境溫度

六、內應力重新分佈引起的誤差
1.基本概念
沒有外力作用而存在於零件內部的應力，稱為內應力。
工件上一旦產生內應力之後，就會使工件金屬處於一種高能位的不穩定狀態，它本能地要向低能位的穩定狀態轉化，並伴隨有變形發生，從而使工件喪失原有的加工精度。

2.內應力的產生
熱 加工中內應力的產生鑄件因內應力而引起的變形在熱處理工序中由於工件壁厚不均勻、冷卻不均、金相組織的轉變等 原因，使工件產生內應力。圖示一個內外壁厚 相差較大的鑄件。澆鑄後，鑄件將逐漸冷卻至室溫。由於壁1和壁2比較薄，散熱較易，所以冷卻比較快。壁3比較厚，所以冷卻比較慢。當壁1和壁2從塑性狀態 冷到彈性狀態時，壁3的溫度還比較高，尚處於塑性狀態。所以壁1和壁2收縮時壁3不起阻擋變形的作用，鑄件內部不產生內應力。但當壁3也冷卻到彈性狀態 時，壁1和壁2的溫度已經降低很多，收縮速度變得很慢。但這時壁3收縮較快，就受到了壁1和壁2的阻礙。因此，壁3受拉應力的作用，壁1和2受壓應力作 用，形成了相互平衡的狀態。如果在這個鑄件的壁1上開一個口，則壁1的壓應力消失，鑄件在壁3和2的內應力作用下，壁3收縮，壁2伸長，鑄件就發生彎曲變 形，直至內應力重新分佈達到新的平衡為止。推廣到一般情況，各種鑄件都難免產生冷卻不均勻而形成的內應力，鑄件的外表面總比中心部分冷卻得快。特別是有些 鑄件(如機床床身)，為了提高導軌面的耐磨性，採用局部激冷的工藝使它冷卻更快一些，以獲得較高的硬度，這樣在鑄件內部形成的內應力也就更大些。若導軌表 面經過粗加工剝去一些金屬，這就像在圖中的鑄件壁1上開口一樣，必將引起內應力的重新分佈並朝著建立新的應力平衡的方向產生彎曲變形。為了克服這種內應力 重新分佈而引起的變形，特別是對大型和精度要求高的零件，一般在鑄件粗加工後安排進行時效處理，然後再作精加工。

冷校直產生的內應力
校直引起的內應力
絲 槓一類的細長軸經過車削以後，棒料在軋制中產生的內應力要重新分佈，產生彎曲， 如右圖示。冷校直就是在原有變形的相反方向加力F，使工件向反方向彎曲， 產生塑性變形，以達到校直的目的。在F力作用下，工件內部的應力分佈如圖b所示。當外力F去除以後，彈性變形部分本來可以完成恢復而消失，但因素心變形部 分恢復不了，內外層金屬就起了互相牽制的作用，產生了新的內應力平衡狀態，如圖c所示，所以說，冷校直後的工件雖然減少了彎曲，但是依然處於不穩定狀態， 還會產生新的彎曲變形。

3.減小內應力變形誤差的途徑
改進零件結構——設計零件時，盡量做到壁厚均勻，結構對稱，以減少內應力的產生。
增設消除內應力的熱處理工序
合理安排工藝過程——粗加工和精加工宜分階段進行，使工件在粗加工後有一定的時間來鬆弛內應力。

七、提高加工精度的途徑
減小原始誤差
轉移原始誤差
均分原始誤差
均化原始誤差
誤差補償

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劉峰斌　大連理工大學超硬材料工具研究所

　　1 引言

　 　聚晶金剛石（PCD）是將粒度為微米級的金剛石微粉與少量金屬粉末（如CO）混合後在高溫（1400℃）、高壓（6000MPa）下燒結而成的 聚晶體。與其它刀具材料相比，聚晶金剛石具有如下性能特點：①極高的硬度和耐磨性；②高導熱性和低熱膨脹係數，切削時散熱快，切削溫度低，熱變形小；③摩 擦係數小，可降低加工表面粗糙度。但由於聚晶金剛石與鐵族元素有很強親和力，因此不適合加工黑色金屬及其合金。已實現商品化供貨的PCD復合片是將 0.5～0.7mm厚的PCD層燒結在硬質合金基體上制備而成，因此兼具了PCD的高硬度、高耐磨性和硬質合金的良好強度與韌性。

　　 PCD刀具在有色金屬及其合金、非金屬材料的高速切削中體現出優良的切削性能，因此已廣泛應用於汽車、航空、航天、建材等工業領域。但是， PCD的高硬度、高耐磨性使刀具的刃磨相當困難，主要體現在材料磨除率小、砂輪損耗大、刃磨效率低、刃口呈鋸齒狀。PCD刀具的刃磨工藝性已成為其推廣應 用的障礙之一。為了突破這一工藝瓶頸，國內外學者進行了大量研究開發工作。　

　　2 PCD刀具刃磨技術

　　PCD刀具的主要刃磨工藝有放電刃磨、金剛石砂輪機械刃磨、電解刃磨等，其中放電刃磨和金剛石砂輪機械刃磨在技術上已較為成熟，下面對這兩種刃磨方法作一綜合分析。

　　2.1 放電刃磨（EDG）

　　電火花放電加工技術（EDM）（特別是電火花線切割和放電磨削）已廣泛應用於刀具製造。電火花放電加工技術用於刃磨PCD刀具稱為放電刃磨（EDG）。

　　（1）刃磨機理

　 　放電刃磨原理與傳統的磨料磨削原理有根本區別，也不同於電解刃磨原理（既有磨料機械作用又有電化學作用）。放電刃磨是通過在電介質分離的砂輪電 極與刀具電極間放電產生瞬時高溫，將刀具材料熔化和氣化。刃磨PCD刀具時，由於金剛石不導電，所以刀具電極即為PCD中的金屬相構成的導電網絡，由此可 見，放電刃磨是一種熱蝕加工過程。由於電火花放電的溫度可高達8000～12000℃，因此PCD刀具刃磨時可能引起熱損和石墨化，尤其在PCD與硬質合 金基底的界面處侵蝕速度更快，可在表面形成深約0.05mm的微裂紋，這是放電刃磨加工方法的主要缺陷。由於放電刃磨是一種非接觸刃磨過程，磨削力小到可 忽略不計，故刃磨效率很高。R.Wyss等人在一定實驗條件下得到的磨除率達4mm3/min，磨耗比為0.2mm3/mm3；而V.Baar等人在實驗 中則得到了1.0mm3/mm3的磨耗比。

　　（2）刃磨設備

　　放電刃磨時，通常採用碳氫化合物（如石蠟）作為砂輪電 極與工具電極間的電介質，工作電壓一般為直流80～200V，砂輪電極採用銅、鎢、石墨等 導電材料。根據刀具刃磨時的位置，放電刃磨可分為圓周放電刃磨和端面放電刃磨。刃磨過程中，砂輪作旋轉運動，使其能均勻磨損。在端面放電刃磨中，砂輪還需 左右擺動。脈衝電源是影響刃磨效率和刃磨質量的關鍵設備，因此脈衝電源的設計已成為放電刃磨的研究熱點。

　　（3）研究成果

　 　國外學者對PCD刀具的放電刃磨技術開展了大量試驗研究，其中英國伯明翰大學的T.B.Thoe等人的研究成果較具代表性。他們的試驗在伯明翰 大學機械學院研製的EDG機床上進行。用於刃磨的PCD樣品牌號為Syndite CTB002、010、025和Compax 1500、1600。通 過試驗得出如下結論：①對於細晶粒PCD樣品，端面放電刃磨可獲得較好刃口質量；對於粗晶粒PCD樣品，圓周放電刃磨可獲得較好刃口質量。②增大電流、電 壓或脈衝寬度，可增大磨除率，提高刃磨效率，但同時會導致PCD刀具表面產生更深、更寬的裂紋。③細晶粒PCD樣品容易引起放電，砂輪電極磨損量小，放電 中脫落的晶粒平均尺寸等於晶粒本身的尺寸，因此可獲得較好的刃磨質量。④粗晶粒PCD樣品與硬質合金交界面的侵蝕程度較大。

　　脈衝電源 及刃磨工藝步驟對PCD放電刃磨的質量有較大影響。德國學者E.Beck等人對此作了大量試驗研究。他們在 Vollmer QR 20P專用火花放電工具磨床上分別採用普通型和改進型兩種脈衝電源對PCD放電刃磨質量進行了對比試驗研究，試驗採用硅基合成油作 為電介質，以石墨作為砂輪電極（負極），主軸轉速為500r/min，樣品材料去除量為0.5mm。此外，在Microspark 200通用火花放電磨 床上進行了刃磨工藝步驟對PCD刃磨質量影響的試驗研究，試驗採用刃磨PCD專用脈衝電源，並根據磨除量及刃磨後的刃口粗糙度將脈衝電源設置為5級；試驗 樣品牌號為Syndite CTC002、CTB002、CTB010、CTB025，每種粒度PCD各取4件樣品，試驗中採用不同脈衝電源設置組合（即 不同工藝步驟）進行刃磨，然後測量刃口及刀面粗糙度。通過試驗得出如下結論：①脈衝電源的設計及可控性對刃磨質量可起到決定性作用，對比試驗結果表明，配 備改進型脈衝電源的工具磨床刃磨出的PCD樣品的刃口及刀面粗糙度均接近金剛石砂輪機械刃磨的質量。②通過調節脈衝電源的設置進行多級刃磨，併合理分配每 級磨除量比例及刃磨時間，可獲得較高的刃磨質量。 中國石材網

　　2.2 金剛石砂輪機械刃磨

　　金剛石砂輪機械刃磨是目前使用最廣泛的PCD刀具刃磨方法，與放電刃磨相比，其刃磨效率較低（磨除率約為1.5mm3/min）、加工成本較高（磨耗比約為0.02min3/min3），但可獲得良好的刀具刃口質量和完整光潔的前、後刀面。

　　（1）刃磨機理

　 　金剛石砂輪機械刃磨PCD刀具的機理比較複雜，國內外學者對此進行了大量研究，目前主要存在以下幾種觀點：①德國學者M.Kenter認為，金 剛石砂輪磨削PCD刀具的過程中發生了刻劃作用和滑動作用，材料的去除方式主要為粘結、刻劃、摩擦化學反應和表面斷裂。用掃瞄電子顯微鏡（SEM）觀察3 種被刃磨工件PCD-1（粒度2μm）、PCD-2（粒度10μm）和PCD-3（粒度25μm）的表面微觀形貌時，在PCD-1上可觀察到犁溝，而在其 它兩種PCD工件上觀察不到犁溝。因此Kenter 認為：在絕大多數情況下，PCD材料的去除是以摩擦化學反應和表面斷裂為主。隨著磨削的進行，金剛石 磨粒逐漸鈍化，即使在PCD-1上也不易觀察到犁溝。由於PCD材料脆性大，在金剛石磨粒的擠壓下容易誘發裂紋，裂紋在機械和熱應力作用下擴展，最終導致 小片PCD材料剝落，同時摩擦熱會使PCD發生石墨化和其它摩擦化學反應。②GE公司的K.J.Dunn 等人用掃瞄電子顯微鏡對刃磨後的PCD復合片的 表面微觀形貌進行觀察後認為，PCD材料的破壞機理主要為微觀脆性破碎和疲勞破損。③我國艾興院士等人用開槽的金剛石砂輪磨削PCD，同時用超聲波振動和 激光照射來模擬磨削時的機械衝擊和熱衝擊，根據試驗結果，將PCD材料的去除方式歸納如下：當砂輪與PCD接觸的瞬間，磨削力突然增大，劇烈的機械衝擊使 PCD表面產生裂紋，甚至有碎片產生。在穩定磨削期，砂輪磨粒在PCD表面上進行擠壓和摩擦，當壓力達到一定程度，PCD表面上會形成裂紋；當摩擦溫度達 到一定程度，PCD會發生石墨化和其它化學反應。通過實驗發現，用開槽的金剛石砂輪進行磨削時，由於磨削力不連續，加之冷卻液的週期冷卻作用，有利於裂紋 擴展，從而使開槽砂輪比非開槽砂輪的磨削效率高1～2倍。

　　（2）刃磨設備

　　PCD材料的特性決定了對PCD刀具刃 磨機床的要求不同於普通工具磨床，即：①要求砂輪主軸及機床整體具有很高的剛性和穩定性，以保持刃磨時砂 輪對PCD材料的恆定壓力。②砂輪架可作橫向擺動，以保證砂輪端面磨損均勻；砂輪架的擺動頻率和擺動幅度可調。③機床上應配置光學投影裝置和高精度回轉工 作台。④應採用專用金剛石砂輪。

　　（3）研究成果

德國學者M.Kenter通過試驗，研究了金剛 石砂輪機械刃磨PCD的工藝參數對磨除率、磨耗比的影響。由於PCD刀具刃磨為恆定壓力磨削，因此M.Kenter採用磨除率和磨耗比作為試驗評價標準。 根據試驗結果得出如下結論：①為使杯狀金剛石砂輪徑向磨損均勻，應使砂輪與刀具的重合度1，通過調節刃磨機床砂輪擺動架的擺幅和頻率可達到這一要求。② 分別增大砂輪旋轉速度VC、恆定壓力FA和PCD粒度，磨除率和磨耗比均隨之增大。由於這三個工藝參數對磨除率和磨耗比影響程度最大，因此可通過改變其大 小來提高刃磨效率，降低刃磨成本。③砂輪粒度、金剛石濃度、結合劑種類、冷卻液濃度等均對磨除率和磨耗比有一定影響。

　　3 研究方向

　　PCD 刀具的放電刃磨和金剛石砂輪機械刃磨技術目前仍不完善，今後的主要研究方向有以下幾點：①刃磨後的 PCD 刀具刃口質量及表面質量較差是放電刃磨工藝存在的突出問題；而金剛石砂輪機械刃磨工藝的主要缺點則是PCD 刀具刃磨效率低、刃磨成本高。為解決 這些關鍵問題，需要對影響刃磨質量、刃磨效率、刃磨成本的關鍵參數建立數學模型，深入研究工藝要素的作用機理及相互關係，通過對工藝參數進行綜合優化，改 善刃磨工藝系統的性能。②針對主要PCD產品的刃磨工藝進行計算機輔助設計。③從理論上進一步深入研究PCD刃磨機理，以指導實用刃磨工藝的開發與完善。 根據PCD材料的特性，對現有刃磨工藝方法進行復合研究，探索行之有效的新型刃磨工藝。

　　隨著PCD刀具應用領域的不斷擴展，對PCD刀具刃磨工藝的研究顯得日益重要，而此項研究的成果也必將有力推動PCD刀具的發展和推廣應用。

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

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1. 用途： CVD 鑽石車刀適用於切削不同的非鐵類 金屬材料，並且因鑽石鍍膜擁有良好的耐 磨耗性而能延長切削週期、提高生產產量。 Fig.1 CVDD 車刀光滑平坦的邊緣

2. 特色： 材料特性 機械性能 優勢 微細晶粒尺寸 好的表面平坦度 品質與競爭力的提升 低摩擦係數 無沾黏性 切削尺寸的精確性高 抗磨耗性 比WC車刀壽命延伸10倍 降低成本 優異的熱導性 無冷卻液 低污染 最佳的硬度 抗磨耗性 減少使用工具數量

3. 建議加工參數： 材料 / 參數 車削外型與磨削 銑削 工件 加工方式 線速度 (m/sec) 進刀量 (mm/rev) 線速度 (m/sec) 進刀量 (mm/rev) 非鐵類 Al alloySi (<12%),> 粗加工 <10~20 <0.25~0.5 <10~20 <0.10~0.30 精加工 <15~20 <0.10~0.25 <10~20 <0.10~0.20 Cu, Pb, Zn 粗加工 <1~10 <0.25~0.50 <3~10 <0.05~0.15 精加工 <10~15 <0.10~0.25 非金屬 塑膠,石墨,碳素 粗加工 <10~20 <0.25~0.50 <3~10 <0.10~0.20 精加工 <15~20> <0.10~0.25

4. 微觀結構： SEM微觀結構顯示在經過拋光後的已完成鍍膜的車刀，其光滑平坦的切削刃的邊緣。

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美國喬治亞理工學院研究團隊最近研發出一種能自行發電的奈米纖維，研究人員先在下方纖維上包覆一層以氧化鋅製成的奈米線，再在上方纖維上包覆黃金，當兩種纖維互相摩擦時即可產生電流。

在不久的將來，你只要穿著襯衫輕鬆走動，或許就能替iPod或手機充電，因為美國科學家已研發出一種能夠自行發電的奈米纖維技術，這種纖維只需經輕輕拉扯，甚至只是被微風吹過，就可以發電。

這項研究結合了奈米科技與壓電效應，所謂壓電效應，指的是在某些材料上施壓即可產生電力的作用。主持研究的喬治亞理工學院教授王中林指出，以纖維為基礎的奈米發電機制可從肢體活動中取得能源，是一種簡單且經濟的發電方式。

在 研究中，科學家先在纖維上包覆一層聚合物，再包上一層氧化鋅，接著把纖維浸在反應溶液中達十二小 時，促使奈米線自行生長，覆蓋住纖維，最後形成類似刷子般的結構。這些奈米線的直徑只有五十奈米，比人髮直徑還要薄上一千八百倍。科學家又在另一些纖維上 包覆著充當電極的黃金，當纖維隨著人體的活動互相拉扯時，奈米線即會與黃金互相摩擦，所產生的壓力即可發出電流。這項研究已發表在最新一期「自然」期刊 上。

據王教授表示，奈米線彎曲時即會產生電力，奈米纖維的作用就是能把身體的活動轉化為電力，而且最大的優點在於穿著者不必刻意費力活動就可發電。

研 究團隊目前已開發出面積只有數平方釐米的奈米纖維原型，但王教授估計，一平方公尺的奈米纖維可產生 約八十毫瓦的電力，足以替可攜式音樂播放器或手機充電。未來登山者或戰場上的士兵都可能穿著以這種纖維製成的衣服，此外這種纖維也可能用來替生化醫療或環 境監測所使用的微型感應器充電。

不過，在這種奈米纖維能被實際應用前，科學家還得先解決一個最大的障礙，那就是氧化鋅雖具有良好的防曬功能，但一遇水就會變質。假如研究團隊沒有解決氧化鋅奈米線的防水問題，這種神奇的發電衣進了洗衣機或淋過雨後，恐怕就會魔力盡失。

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弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

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（２）Carbide Cutting tools設計

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弊社の製品の供給調達機能は：

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弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

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未來展望－核融合發電

如 要得到一相當大的反應速率時，則必須加溫到 10Kev 以上，亦即相當於 109K的溫度(1K 相當於 1.42×10焦耳；又 1ev=1.16×10K)。而在如此高的溫度下， 所有物質早就游離化了，此種游離化狀態叫做電漿(plasma)或稱為離子氣體(ionized gas)。基本上電漿為離子之集合體，由於離子與離子之間有庫倫電力的影響，故要詳細分析相當困難，另一方面電漿亦具有流體的性質，故許多流體力學分析法 均可以應用，於科學上即稱其為磁流體動力學(Magneto-Hydrodynamics 簡稱MHD)。


融合過程

氫 核即為質子。縱然在高溫的太陽核心，因受強大的靜電斥力的限制，質子–質子對撞而融合為氘（H）的機率非常的低，據估算每個質子融合的速率約為 5˙101/秒，是個非常緩慢的過程，但太陽核心有近 10個質子，故每秒仍有近 10個質子完成融合。 氫融合為氦的主要流程為H + H →H + e+ υ（微中子）H + H →He + γHe + He → He + 2 H。淨反應可寫成4 H →He + 2 e++ 2 υ(微中子) + 能量。正電子(e)與一般電子相遇後，相互湮滅產生二個 X 射線，故氫歷經質子–質子鏈的融合反應，可以簡單的表示成4 H →He + 2 υ(微中子) + 能量而此處所產生的微中子屬於電子家族，故又常稱為電子微中子（electron neutrino），微中子為電中性，至於其靜態質量為零或近乎零。

質量與能量等效氦的質量較四個單獨的氫之質量小，由愛因斯坦的質–能公式告訴我們ΔE = Δm c c 為光在真空中的傳遞速率，也就是〝損失的質量轉變成能量的釋出〞。
4 個氫核的質量= m= 6.693*10kg 1 個氦核的質量= m= 6.645*10kg 在氫融合過程的質量損失=Δm = 0.048*10kg，相當於有近 0.72% 的質量損失。而一次氫核融合所釋出的能量為 ΔE ＝Δm c= （0.048˙10kg）˙（3˙10m/sec）＝0.43˙10J ＝1˙10卡一公克的氫約有 6˙10個氫核，每一次氫核融合用掉 4 個氫核產生 1˙10卡的能量，　所以 1 公克的氫在核融合過程中可產生（6.02˙10/4）(1˙10= 1.5 ˙10)卡


二、核融合與核分裂發電的差異
理論上，核能之產生循兩種可能途徑，其一為核分裂（fission），即重元（例如鈾、鈽）吸收中子分裂成為二質量約相等之分裂產物，並釋出大量能量之反應。另一為核融合（fusion），即兩輕元素融合產生新元素，並釋放出大量能量之反應。
核 融合技術目前仍無法商業化，故今日核子動力均源自核分裂，由核分裂產生之電力，目前約佔全世界總電力供應量之百分之十。核分裂之過程可分成數個階段，首先 中子撞擊重原子核；中子被吸收而形成複核（compound nucleus）；此複核並不穩定，而繼續分裂成兩個或以上之原子核，同時並放射出數個中子；這些中子又被其他原子核所吸收，如若具有足夠之原子則可能發 展形成鏈鎖反應（chain reaction），此鏈鎖反應即構成核子反應器（nuclear reactor）運轉之基礎。

核分裂發電

單 一鈾原子之分裂，約產生 200Mev（106ev）之能量，而一個碳原子之燃燒，僅產生４ev 能量。換句話說，１公噸鈾進行核分裂，其所釋放出之總能量約等於250 萬公噸煤之燃燒熱。天然鈾（natural uranium）含有 99.3%之和 0.7%之較輕同位素，後者乃核子反應器中最常被利用之燃料。當反應器運轉一段時日後，所佔之百分比會顯著地下降，同時燃料亦受到分裂產物之污染，因而鏈 鎖反應無法繼續維持，此時即須更新燃料。但是舊燃料仍含有用之及大量之和少量之鈽元素，其均可再供其他型式反應器之使用。


核子反應器之分類有多種方法，常用之分類法是依據
A.引發核分裂的中子之動能
B.反應器的目的
C.反應器核心的幾何形狀和組成
D.冷劑的型態
如依據引發核分裂的中子動能之大小來分類反應器，則可分成三大類，即熱反應器、級反應器和快速反應器。於快速反應器中，核分裂過程是由平均動能約為數十 mev 的快速中子所引發；在中級反應器中，核分裂過程是由平均動能約為0.11.0mev 的中子所引發，而熱反應器的核分裂過程，則由平均動能約為0.1ev的中子所引發。

A.熱反應器

此種型式之反應器包括有下列各種組件：
a.可分裂燃料：將分裂鏈鎖反應維持其中
b.緩和劑：將分裂中子減慢至熱能範圍
c.冷劑：循環經過然料而帶走分裂釋出之熱
d.控制器：例如中子吸收器，減少中子數目
e.可分裂燃料之稀釋劑，通常用 238／92u
f.供支撐上述組件之結構材料
許多熱反應器之冷劑通常亦同時充當緩和劑使用。

B.快速反應器此種型式之反應器包括有下列各種組件
a.可分裂燃料：通常使用 239／94pu 亦可使用
b.冷劑
c.控制器
d.燃料之稀釋劑
e.支撐上述組件之結構材料
f.燃料滲有可孕材料：適用於轉換用
實際上，目前運轉中之核子動力反應器均使用鈾－２３５做燃料，而以鈾－２３８稀釋之。反應器型式與設計之選擇，通常取決於經濟因素，並受國情影響，因此各國使用情形不甚相同。各國常用的反應器有
A.輕水式反應器-包括壓水式反應器和沸水式反應器二種
B.重水式反應器
C.高溫氣冷式反應器
D.快速孳生式反應器
E.其它型式反應器等
a.輕水反應器
包括壓水式反應器和沸水式反應器兩種，世界上大部分反應器均屬於此一類型
b.壓水式反應器（Pressurized Water Reactor ，簡稱 PWR）
c.沸水式反應器（Boiling Water Reactor，簡稱 BWR）
d.重水式反應器（Heavy Water Reactor，簡稱 HWR）
e.高溫氣冷式反應器（High Temperature Gas Reactor，簡稱 HTGR）
f.快速孳生式反應器（Fast Breeder Reactor，簡稱 FBR）
g.其他型式反應器（gas-graphite reactor）
h.其他反應器，例如氣體-石墨反應器採用天然鈾為燃料，而冷劑為壓之二氧化碳，並且以碳充當緩和劑使用。

核融合發電

核 融合能的發展就是為了解決人類永久的能源問題。由於核融合所需要之反應物為氘與氚，氘可由海水中提煉，氚則由鋰金屬與中子反應產生。以目前地球上海水中所 含的重氫（氘）若能全部以融合方式產生能源，則可供人類百萬年之需求，可說是無限的。因此,雖然要達到核融合發電商業運轉困難重重，仍有很長一段路要走， 但世界各主要國家政府，仍不惜每年投入相當的研究經費和人力進行為核融合商業發電的研究和努力。

目 前核融合研究的兩大瓶頸 : 一是電漿性質及其不穩定性，此領域屬於電漿物理範籌，國外有許多大型研究設備建立在進行此方面之研究工作。另一個則是材料問題，由於 D-T 反應需將電漿加熱至 10KeV 以上相當於 1 億度的高溫，沒有任何材料可以容忍此種高溫，因此電漿是以懸空的狀態，用磁場來控制在圈圈餅形狀之容器內（Tokamak）。雖然如此，其容器壁仍需承受 因融合而產生之高能量中子束的撞擊，以及因（n，α）反應所產生之氦原子和由氘所造成之氘原子存於材料中。三種效應均對材料性質產生嚴重的影響，而三種因 素同時存在的效應則更必須研究清楚。

三、核融合發電之實用性與可行性

太陽能便是核融合反應所產生之能量，從我們對太陽能的需求便可知道：核融合是十分重要、強大、且極可能是人類未來賴以維生之能量來源想要利用核融合發電，最大的問題在於找到一種產生極高溫度（比太陽中心溫度還要更高）的方法，以及將如此高溫的氫原子侷限在某一區域內的技術，如此氫原子就可如太陽內部一樣融合成氦原子而放出能量了。由於核融合所產生的物質不具放射性，因此我們不會受到被放射性物質污染的危險，這是它有利之處。但是如果控制不當，核融合反應會產生類似氫彈的爆炸。如果未來人類有足夠的科技，能安全地控制核融合時，我們將不會再有所謂的「能源危機」了！


多數融合專家曾嘗試用磁場壓縮氫氣，壓到能夠讓融合作用持續發生的熱度，太陽能就是這樣產生的。可是，要維續高密度的氫氣團，比五十年前科學界開始融合試驗時所想像的要困難得多。
連堅信此一理論可行的科學家都說，要達到商業發電的地步，恐怕還要再經過幾十年的研究，也需要昂貴的反應爐。科學家把這種發電法比做「在爐子裡面燒煤炭」。

美 國科學家用強力Ｘ光把氫原子壓縮成接近太陽中心的狀況，等於「引爆一顆超小氫彈」，完成了熱能核融合 （thermonuclearfusion）。這種規模的爆炸不至危險，但可藉類似太陽產生能量的「融合」力發電。要怎麼設計一座機器，讓它能夠迅速連續 引爆核能，又不被炸毀，這是機械工程界的一大挑戰。加州利佛摩國家實驗室（LawrenceLivermoreNationalLaboratory）曾 經以強烈雷射光射到氫氣管的方法，引爆核融合。其他的科學家也試過用高度密集的氙或銫元素引燃氫氣內爆。三迪亞實驗室的 Ζ 加速器在九零年代中期，曾經創下放射二十兆瓦特Ｘ光的光輝記錄，可是離融合所需仍差得遠，實驗室主管一度想把加速器關閉。後來，研究人員設法改善加速器的 功能，把放射Ｘ光的功能增加十倍之多，最高可以放射兩百兆瓦特，從此變成融合研究的黑馬。該實驗室Ｘ光射進氫氣管數十億分之一兩秒之間所產生的能量，遠遠 超過全球所有發電廠所產生的總量。

四、核融合發電的優、缺點

由於人口增加，每人耗費的能源用量也不斷升高，但自然界的能源蘊藏並非無
窮， 於傳統能源逐漸 枯竭之際，對各種形式再生能源的開發研究正被各國重視。近年來，無論核分裂、核融合和太陽能的研究發展，均呈現出一片蓬勃景象，但目前依賴最重，使用最多 的還是化石性燃料，如煤、石油和天然氣等，佔有 90﹪以上的今日能源供應市場由於這類燃料其蘊藏量有限且日益枯竭、分佈不均，使用時又污染嚴重，鑒於目前已經投置的生產設備和應用技術，預計化石燃料尚 可以維持在能源主流的地位直至本世紀之末，因此人類當務之急便是尋求更好用的燃料，並加緊改良現有能源的利用技術。
目前核融合發電尚未成功。科學 界預估，還要三十年時間技術才臻成熟，人類方能享受核融合發電的成果，儘管如此，核融合已被視為二十一世紀最具潛力的發電技術，如果成功的話，人類就可以 建立高效率、低污染、用之不竭的能源。科技帶來的許多正面影響，但也必須注意其負面衝擊。其中包括
一、科技的發展，帶來了物質文明，是否會損及精神文明？
二、科技帶來了大量的工業污染，礦物燃料的燃燒引起溫室效應及氣候之常，如此是否會引起人類生存之危機？
三、以核分裂方式提供能源有環保之顧慮，但石油等礦物燃料儲存有限，當其耗盡之時，是否即為人類文明終結之日？
這些人文、科技、環保議題，近經常被提出來討論，但通常都忽略了幾個事實：即農業對生態環境的破壞，是相當嚴重的。無數的森林遭到砍伐，為灌溉所建築之渠道、水壩、堤防等，通常也都帶來生態上嚴重的破壞，田園與高爾夫球場一樣，絕非自然的本.

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