文 | 传感器技术(WW_CGQJS)

超精密加工技术是适应现代高科技的需要而发展起来的先进制造技术, 是高科技尖端产品开发中不可或缺的关键技术, 是一个国家制造业水平重要标志, 是先进制造技术基础和关键, 也是装备现代化不可缺少的关键技术之一, 在军用和民用工业中有着十分广阔的应用前景。金刚石超精密切削技术, 是超精密加工技术发展最早的、应用最为广泛的技术之一。

超精密切削加工技术

1、超精密切削的历史

60年代初，由于宇航用的陀螺，计算机用的磁鼓、磁盘，光学扫描用的多面棱镜，大功率激光核聚变装置用的大直径非圆曲面镜，以及各种复杂形状的红外光用的立体镜等等，各种反射镜和多面棱镜精度要求极高，使用磨削、研磨、抛光等方法进行加工，不但加工成本很高，而且很难满足精度和表面粗糙度的要求。为此，研究、开发了使用高精度、高刚度的机床和金刚石刀具进行切削加工的方法加工。

2、超精密切削加工的应用

(1)平面镜的切削

平面度<0.06>

(2)多面镜的切削

面分度精度7.5”，面倾斜精度3.6”，平面度<0.07>

(3)其它零件的切削

球面(球轴承)车削，复印机硒鼓(圆柱面)车削，磁盘基片的车削。

金刚石刀具超精密切削

金刚石刀具

1、金刚石刀具特点

金刚石刀具拥有很高的高温强度和硬度，而且材质细密，经过精细研磨，切削刃可磨得极为锋利，表面粗糙度值很小，因此可进行镜面切削。

金刚石刀具超精密切削主要用于加工铜、铝等有色金属，如高密度硬磁盘的铝合金基片、激光器的反射镜、复印机的硒鼓、光学平面镜，凹凸镜、抛物面镜等。超精切削刀具材料有天然金刚石，人造单晶金刚石。

金刚石刀具磨损的常见形式为机械磨损和破损。机械磨损--机械摩擦、非常微小;破损--本身裂纹、冲击和振动。刀具磨损直接影响到加工质量(具体视加工材料而定)。金刚石刀具只能安装在机床主轴转动非常平稳的高精度机床上使用(不能有振动)。

2、金刚石刀具切削的优点

(1)平面镜的表面粗糙度可达Ry5μm，曲面镜的表面粗糙度可达Ry10μm，形状精度可达30μm，而且没有塌边现象。

(2)用SPDT加工的表面对光线的反射率很高，例如对波长λ为10.6μm的激光，经SPDT切削加工的去氧铜表面的反射率为99~99.4%。在去氧铜表面镀金、银、铜层，经SPDT切削加工后.表面的反射率为96.7~99.3%。

(3)经SPDT加工的表面，对激光具有很高的耐热损伤性能，故它是大功率激光用的反射镜终精加工的最好方法。

(4)金刚石刀具超精密切削与一般切削加工相比，精度要高1-2个量级。

(5)从成本上看，用去氧铜经SPDT进行加工的光学反射镜、棱镜等与过去用镀铬经磨料加工的产品相比，成本大约为后者的一半或数分之一。

(6)在SPDT加工过程中可采用数控进行批量生产，这样不仅可以缩短加工时间，而且可以很容易地加工非球面及其他形状复杂的表面，故相对而言，虽然加工设备最初的投资较高，但与效益相比，成本还是低的。

3、刀尖几何形状对加工质量的影响

常用天然金刚石刀具的刀尖几何形状有尖刃多棱刃、直线切削刃及曲线切削刃(主要是圆弧切削刃)等几种\"是用于超精密切削的几种不同金刚石刀具刀尖部分的几何形状。

一般不用\"在超精密切削时直线切削刃就是直线修光刃,圆弧切削刃就是圆弧修光刃\"在这几种不同刀尖几何形状的金刚石刀具中,尖刃刀具、多棱刃刀具难以加工出超精密表面;圆弧切削刃刀具虽然加工残留面积较小,但刃磨困难(目前,除哈尔滨工业大学外,我国圆弧切削刃金刚石刀具刃磨技术的总体水平都不高)，而在精确安装的前提下,直线切削刃刀具的加工残留面积最小,加工表面质量最高。

直线切削刃比圆弧切削刃的切削阻力小,易于进行尺寸精度及表面粗糙度控制,并且制造容易、研磨方便,其用于高品质!高精度加工方面的优势是其它切削刃难以替代的，其不足之处是安装调整比较困难。

4、圆弧切削刃

文章来源：《现代制造技术与装备》 网址: http://www.xdzzjsyzb.cn/zonghexinwen/2020/0819/520.html