目 前精密切削是在超精密车床上使用金刚石或超硬材料如立方氮化硼之类刀具来实现的。机床主轴转速通常在10000r/min以上,切削速度是很高的,切削时 不会形成鳞刺和积屑瘤,因而,所获得的已加工表面粗糙度可小至Rz0.1—0.05μm,如果再采取下文讲的熨平方法,所获得的粗糙度小至 Rz0.01μm,使已加工表面成为镜面。
影响超精密切削时已加工表面质量的主要因素有:
一、切削刃的不平整
用不平整的切削刃切削时在已加工表面上会切出许多深浅不一,互相平行的犁沟。这是在§9—5中讲过的现象。犁沟的深浅决定于切削刃的锯齿形高度,但是,由于已加工表面弹性恢复的原因,犁沟的深度有可能小于切削刃上的锯齿高度。
二、工件材料中的空穴
由 于工件材料中含有杂质,而形成一些空穴。例如易切钢中含有添加物MnS,在MnS与Fe之间常常有空穴存在,这是已经由电子显微镜观察结果所证实了的。当 切削刃恰好从空穴中间切过,在已加工表面上使出现一个黑色的小坑。如果空穴很多,小坑就密,就会增大已加工表面粗糙度。图9—32表示黑小坑的形成过程。
三、晶体的各向异性
机械制造用的金属都是多晶体的;而且这些晶体的取向都是随机的。可是晶体的滑移。面和滑移方向则是有限的(见§3—9),因此,不可能期望所有晶粒都沿着 最大剪应力的方向滑移,而是只能沿着各自的滑移系统中最接近最大剪应力方向的滑移面和滑移方向滑移,因此,这些晶粒的滑移方向也都是随机的,不可能都沿着 同一方向滑移。由沿着不同方向进行滑移后得到的晶粒表面所构成的已加工表面是不平整的,从而影响到已加工表面的粗糙度。
针对上述主要影响因素,在超精密切削时,采取下述措施,可以减小已加工表面粗糙度。
(1)选择刚性好的超精密机床,以防止切削时发生振动。
(2)减小刀具前后刀面的粗糙度,以便提高切削刃的平整度。如欲获得粗糙度很小的已加工表面,最好把前后刀面抛光成镜面。
(3)在后刀面上作出一个后角为零度的烫平面棱带,将已加工表面上的犁沟、黑小坑和不平的晶粒表面熨平。目前超精密切削多采用这个方法来获得镜面,采用熨平法,粗糙度可减小到Rz0.015μm。
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