影響超微細切削加工的主要因素

　　影響超微細切削加工的主要因素

　　(1)單位切削力的影響：實現超微細加工的物理實質是切斷材料分子、原子間的結合，實現原子或分子的去除，因此切削力必須超過晶體內部的分子、原子結合力。當背吃刀量和進給量極小時，單位切削面積上的切削力將急劇增大，單位切削力將非常大，同時產生很大的熱量，使刀刃尖端局部區域的溫度升高，直接影響到切削加工的正常進行。

　　(2)材料微量加工特性的影響：材料的去除過程不僅取決于切削刀具，同時也嚴格受制于被加工材料本身。超微細切削加工材料的選擇以納米級的表面質量為前提，稱為材料的“微量加工性”(可用表面粗糙度及在某一加工距離上對刀具磨損的可忽略性來定義)。.影響材料微量加工性的因素包括被切削材料對金剛石刀具的內部親合性(化學反應)，材料本身的晶體結構、缺陷、分布和熱處理狀態等(如多晶體材料的各向異性對零件加工表面完整性具有較大影響)。

　　(3)刃口圓弧半徑對超微量切削厚度的限制：刀具刃口半徑限制了其最小切削厚度，刀具刃口半徑越小，允許的最小切削厚度也越小。公式hmin=(0.165~0.246)ρ給出了一般情況下超微細切削中刀具刃口半徑和其可加工最小切削厚度的關系;目前常用的金剛石刀具的刀刃鋒利度約為ρ=0.2~0.5μm,最小切削厚度可達0.03~0.15μm;經過特殊刃磨的刀具可達ρ=0.1μm,最小切削厚度可達0.014~0.026μm.若需加工切削厚度為1nm的工件，刀具刃口半徑必須小于5nm,而目前對這種極為鋒利的金剛石刀具的刃磨和應用都非常困難。

　　(4)刀具的磨損和破損：由于金剛石刀具存在微磨損，在切削一段時間后，刀具磨損會逐漸加劇，有時甚至會突然惡化。金剛石刀具的失效有兩種形式：崩刃和磨損。金剛石刀具的機械磨損和微觀崩刃是由刀刃處的微觀解理造成的，其磨損的本質是微觀解理的積累。累積的金剛石刀具磨損主要發生在刀具的前、后刀面上，在經過數十萬米的切削長度之后，這種磨損變為亞微米級磨損。由于氧化、石墨化、擴散和碳化的作用，金剛石刀具也會產生熱化學磨損。崩刃是當刀具刃口上的應力超過金剛石刀具的局部承受力時發生的，是最難預測和控制的損傷，而且對加工表面質量的影響比前、后刀面磨損的影響要大。降低切削溫度可有效減少刀具磨損。此外，在充滿飽和碳氣體中進行切削也可抑制金剛石刀具的碳化作用。

　　(5)切削過程中的微振動：工件表面形貌是由于刀具的輪廓映射到工件上的結果，因此加工表面粗糙度由刀具和工件之間相對運動的精度及刀具刃口形狀決定。微細切削時，由于背吃刀量常常小于材料的晶粒直徑，所以相當于對一個個不連續體進行切削。這種微觀上的斷續切削及機床的動特性會引起切削過程中的微振動。微細切削中的微振動對加工表面質量的影響也不容忽略。

　　(6)積屑瘤對加工過程的影響超：微細切削時，積屑瘤的影響不容忽視。積屑瘤影響切削力和切削變形，冷焊在刀刃上的積屑瘤還會影響加工表面粗糙度。除刀刃的微觀缺陷對積屑瘤的產生有直接影響外，切削速度和進給量對積屑瘤產生的影響也是顯而易見的。微細切削時，在所有切削速度范圍內都有積屑瘤存在，但切削速度的大小將影響積屑瘤的高度，切削速度越低，積屑瘤越高;進給量越小，積屑瘤也越高。