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通過燒結(jié)體實(shí)現(xiàn)更微細(xì)的加工
如前文所述,面粗糙度及加工精度不到100nm的超微細(xì)精密加工主要采用cBN燒結(jié)體及金剛石燒結(jié)體。而微細(xì)外形的切削由于很難在切削后再進(jìn)行精加工,因此需要利用刀尖部不會(huì)發(fā)生變化的“無損刀具”加工至zui后。
另一方面,上述刀具材質(zhì)因硬度高而難以進(jìn)行刀具成型,要實(shí)現(xiàn)微小直徑的話,必須要找到高精度、率的刀具成型方法,這是今后的開發(fā)課題。比如,有一款通過研磨成型的直徑為30μm的方形立銑刀,為了zui大限度地確保截面面積,采用了將圓柱削往一部分的切削刃外形(圖1)。

圖1cBN燒結(jié)體的超微細(xì)精密加工用半徑立銑刀采用將圓柱斜著削往一部分的外形,直徑為30μm。圖片由日進(jìn)工具提供。

圖2利用金剛石燒結(jié)體立銑刀進(jìn)行的切削加工工件材質(zhì)為超微粒子超硬合金、刀具為直徑(對(duì)角)200μm的六棱形外形方形立銑刀。主軸轉(zhuǎn)速為12萬r/min。這是設(shè)想對(duì)醫(yī)療及生命科學(xué)領(lǐng)域中的微量流體成分分析用微流體器件進(jìn)行模具加工而采用的外形。
始于20年前的高速切削,其研究成果還為我們提供了刀具微小化方面的有效數(shù)據(jù)。比如,要想通過確保截面面積來進(jìn)步刀具剛性,可以將切削刃之間的溝槽制造成較淺的狀態(tài),前角為負(fù)值(切削刃的前傾面比直角向進(jìn)給方向一側(cè)前傾)的切削刃外形zui為有利。負(fù)值的切削刃其刀尖角度為鈍角(大于90°),可順利進(jìn)行高速切削。而且,刀尖角度為120°的六棱柱外形的立銑刀也在高速切削的研究過程中被提了出來。
擴(kuò)大切削面積后切削刃軌跡會(huì)作為切削痕跡被保存下來,也就是說可通過切削刃的位置和動(dòng)作來控制切削面。因此可借助精細(xì)的切削刃及工作狀態(tài)(轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、切進(jìn)量)來進(jìn)步精度。而與之相比,研磨則通過砂輪顆粒與研磨面接觸,并從砂輪上脫落來進(jìn)行加工。砂輪顆粒的位置無法直接控制,有時(shí)砂輪顆粒反而會(huì)對(duì)研磨面造成線狀損傷。固然砂輪顆粒的脫落是正常現(xiàn)象,但切削刀具出現(xiàn)部分脫落的話則屬于卷刃,會(huì)給加工帶來題目。假如是納米級(jí)加工的話,兩者實(shí)在并無多大差距。假如是納米級(jí)加工的話,研磨未必能夠獲得比切削更為精細(xì)的加工面。者嘗試過在粗加工中使用研磨的實(shí)驗(yàn)。以10萬r/min高轉(zhuǎn)速切進(jìn)0.1mm時(shí),獲得了相當(dāng)高的工作效率。
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