微细切削刀具的特征及其制备技术

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1、$L工具技术微细切削刀具的特征及其制备技术!刘志兵王西彬解丽静蒋放北京理工大学摘要：结合微细切削的特征，分析了微细切削对刀具的基本要求，介绍了适用于微细切削的刀具材料、微细刀具设计要点以及精密微细磨削、电火花线电极磨削、聚焦离子束溅射等微细刀具制备工艺。关键词：微细切削，刀具，微小型结构件!"#$#%&’$()&(%)*+,(%$*-%.&&(/01**2#/34&),#/.+#%&.$(/01’%"/*2*05()*+,)-)./01./2)-).2)3()4)./!"#$67)&$#%&：516378.9,1:19;3:)6;)968<=)9:8>9

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3、削加工特征微小、加工精度较高的特点，以及避免:引言与工件之间的干涉，切削刀具的整体尺度和切削部微细切削是为满足微小型结构件的加工需求，分的特征尺度必须同步减小。在传统切削基础上发展起来的一种微制造技术，在（"）切削刃锋利微型注塑模具、光学元件、集成电路、计算机外设等在微细切削条件下，为了实现极微量的材料去［$］多个领域具有广阔的应用前景。微细切削的基本除，所采用的切削深度和进给量通常在微米级，切削原理是在精密（或超精密）切削机床上，利用微细切厚度与刀具刃口半径处于同一数量级，刀具实际前削刀具去除工件上的多余材料，使之成为在形状、精角将表现为较大的负值（见

4、图$）。刃口半径对于微度和表面质量等方面符合要求的微小型精密零件。细切削性能的影响不容忽视，切削刀具应具有足够微细切削技术的发展依赖于微细切削刀具技术锋利的切削刃。但是，受刀具材料特性和制造工艺的支撑。本文结合微细切削的特征，分析了微细切的限制，刃口半径还不能随刀具整体尺度的降低而削对于切削刀具的基本要求，重点介绍了适用于微成比例地降低。细切削的刀具材料、刀具设计要点和典型的刀具制备工艺。;微细切削刀具的基本特征目前应用较多的微细切削方法主要有微细车削、微细立铣削、微细飞切和微细钻削，使用的微细切削刀具相应为微细车刀、平头及球头立铣刀、飞刀和钻头。图:微

5、细切削刀具的刃口半径受尺度效应的影响，微细切削的刀具磨（破）损、（K）表面质量好切削力、切削表面形成等加工机理显著区别于常规表面质量对于微细切削刀具的使用性能影响极尺度切削，刀具所承受的切削抗力、摩擦和冲击等工大。为了获得良好的微细切削精度和表面质量，微况条件更为恶劣。适用于微细切削的刀具应满足以细刀具应具有较高的表面完整性及较小的表面粗糙下基本要求：度和微观成形缺陷。较差的表面质量不仅会增加微（$）整体尺度小，局部特征尺度微小细切削时的摩擦阻力，导致加工表面恶化，而且会削针对微小型系统中广泛存在的框架、平面、曲弱刀具强度。面、轴、槽、壁、孔等各类微小型

6、结构，为了适应微细（!）强度高，抗冲击能力强!兵器支撑技术项目（项目编号：!"##$%#&#$）收稿日期："##’年$$月对于小直径的微细立铣刀和钻头等旋转刀具，*&&"年第-&卷.%&%#微细切削是在极高的主轴转速下进行。微细切削刀杂结构成形困难，只适合制造尺度较大、形状相对简具的切削部分应具备足够高的强度和动态特性，能单的车刀和飞切刀具，不适合制造带螺旋槽的微细够承受微细切削时的高频冲击负载。钻头和立铣刀。（!）刚性好，抗变形能力强（*）细晶粒和超细晶粒硬质合金为保证加工精度，微细刀具应具有较高的刚性，细晶粒与超细晶粒硬质合金是指晶粒度大小在［*］以

7、减小切削力作用下的变形和回弹。微细立铣削&+*’%+,!)之间的硬质合金。随着硬质合金晶时，刀具刚性不足引起的轴向和径向变形是影响加粒的细化，硬质相尺寸减小，粘结相分布更加均匀，工精度的主要原因；微细钻削时，钻头变形量过大引材料硬度和抗弯强度都得以提高，扩大了硬质合金［,］起的折断将导致工件报废。的应用领域。细晶粒与超细晶粒硬质合金的以下（"）耐磨性好，磨损过程均匀特点较适合制作微细切削刀具：微细切削刀具的切削部分应具有足够高的硬"晶粒极细度，以保证其耐磨性。用已磨钝的刀具进行微细切细晶粒组织能减小刀具成形过程的崩刃缺陷，削，不仅影响加工精度，并且会产生

8、明显的加工毛制备出的刀具刃口锋利，表层显微组织均匀，几何参刺，给表面精整带来困难