PCD刀具超精切削表面质量的研究
随着仪器仪表工业的发展，对具有良好表面完整性的超精密零件的需求日益增加。超精密切削加工零件不但应具有很高的几何尺寸及形位尺寸精度，还应具有*的稳定性，以保证整机的可靠性。
近年来，超精密切削加工技术得到迅速发展，对某些有色金属材料的超精密切削加工精度已接近理论极限精度。但是，目前人们对超精密加工的微观切削机理和切削表面完整性的研究尚不够深入，加工表面质量成为影响超精密零件可靠性的主要因素之一。工件的加工表面质量主要通过表面粗糙度、表面显微硬度、表面残余应力等指标来反映。在普通切削加工中，由于加工硬化、表面残余应力等表面质量问题引起的形位尺寸变化相对于零件的尺寸精度要求一般可忽略不计。但在超精密切削加工中，由于零件精度要求*，因此任何表面参数的变化都会增加零件的不稳定性。
天然单晶金刚石刀具(简称spd刀具)是一种单点刀具，用于超精密切削可获得理想的加工精度，但因材料稀缺，因此价格昂贵。人造聚晶金刚石刀具(简称pcd刀具)为多点刀具，与spd刀具相比价格低廉。以前我们曾对pcd刀具的刃磨及获得超精加工要求的表面粗糙度的机理进行了研究，本文则对pcd刀具与spd刀具在超精密加工中工件表面质量的实现进行了对比试验研究。
2试验条件
2.1刀具几何参数
图1pcd刀具刃口的sem照片
超精切削加工为微细加工，切削区集中于刃口附近的微小区域，刀具的锋利程度对工件已加工表面质量具有举足轻重的影响。因此，对于超精切削刀具，除宏观几何参数外，反映刀具锋利度的刃口圆弧半径是zui重要的关键参数。图1所示为试验所用pcd刀具刃口的sem照片，其刃口半径约为0.5µm；试验所用spd刀具的刃口半径也约为0.5µm。试验用刀具的几何参数如图2所示。
图2试验用刀具的几何参数
2.2切削条件
试验机床：msg-325超精密车床
试验刀具：pcd刀具，spd刀具(超精加工用刀具)
工件材料：无氧铜
切削速度：v=1000r/min
进给量：(分别取不同值)
切削深度：ap=5µm
环境温度控制：20±0.1℃
冷却方式：烃基冷却液喷雾冷却
3测试结果
3.1工件表面粗糙度
采用英国taylor-hobson公司生产的formtalaysurf表面轮廓仪测量工件已加工表面粗糙度，该仪器采用激光干涉传感器和天然单晶金刚石探头，测量精度较高。在不同进给量条件下切削无氧铜工件得到的表面粗糙度测量结果如图3所示。
图3工件表面粗糙度测量值
3.2工件表面显微硬度
采用hx-200型显微硬度计，在加载50g条件下对采用不同进给量切削时的工件表面显微硬度进行测量。图4所示为用pcd刀具和spd刀具切削加工得到的表面显微硬度值随进给量的变化曲线。
图4工件表面显微硬度测量值
3.3工件表面残余应力
表面残余应力测试条件：设备：rigaku数控x射线应力仪；电压：20kv；电流：0.6ma；x射线照射面积：4×8mm2；应力常数：-9.4；ø角：0°，15°，30°，45°；步长：0.5°；(2θ)min=145°；(2θ)max=165°。采用pcd刀具和spd刀具加工的工件表面残余应力测试结果如图5所示。
图5工件表面残余应力测量值
4测试结果分析
4.1由图3所示工件表面粗糙度试验曲线可知，当进给量f≤4µm/r时，pcd刀具和spd刀具加工出的工件表面粗糙度均可达到超精加工表面质量要求(ra≤0.01um)；
4.2图4所示表面显微硬度测试结果表明，两种刀具获得的工件表面显微硬度比较接近，都在hv105～hv125之间；
4.3图5所示工件表面残余应力曲线表明pcd刀具和spd刀具获得的工件表面残余应力均为压应力，spd刀具的加工表面残余应力变化比较平稳。
5结论
在采用金刚石刀具的超精切削加工中，工件表面粗糙度、冷作硬化程度、表面残余应力等表面质量指标是保证超精密零件高稳定性和高可靠性的前提，应予以充分重视。
pcd刀具在超精加工无氧铜(f≤4µm/r)时获得的表面粗糙度、表面显微硬度和表面残余应力均非常接近。因此在超精切削加工中pcd刀具可在一定程度上替代spd刀具。
不同的温度变化对信百诺甲醛测试舱有什么影响
C5125立车简介
正确使用台式气浴摇床非常重要
B1级聚氨酯管托具有耐水解稳定性，抗老化等优点
智慧消防三类主要应用场景
PCD刀具超精切削表面质量的研究
红海危机影响：欧洲出口商出现冷链难题
HXTS-7-25/120高低脚导管式滑触线主要配件及其工作原理
储罐氮封阀应用案例
加金属网石棉橡胶板的优点
海运美国转运中国哪个快（海运fba转运哪家靠谱）
邮政局从浙江绍兴到贵阳寄快递怎么算钱,杭州萧山寄快递到金华钱怎么算
塑料奶瓶瓶身抗压变形性能测试仪的注意事项是什么？
帆布软连接在不同行业做法和风机软连接性能要求
单联土壤固结仪 双联/三联高低压固结仪 中压固结仪 轻便固结仪
郑新物流 郑新物流怎么样
方圆仪器毛细管水上升高度仪，天然稠度仪
浅谈橡胶硫变仪硫化过程
了解温度变送器的现场安装
独立站广告工具有哪些？
近年来，超精密切削加工技术得到迅速发展，对某些有色金属材料的超精密切削加工精度已接近理论极限精度。但是，目前人们对超精密加工的微观切削机理和切削表面完整性的研究尚不够深入，加工表面质量成为影响超精密零件可靠性的主要因素之一。工件的加工表面质量主要通过表面粗糙度、表面显微硬度、表面残余应力等指标来反映。在普通切削加工中，由于加工硬化、表面残余应力等表面质量问题引起的形位尺寸变化相对于零件的尺寸精度要求一般可忽略不计。但在超精密切削加工中，由于零件精度要求*，因此任何表面参数的变化都会增加零件的不稳定性。
天然单晶金刚石刀具(简称spd刀具)是一种单点刀具，用于超精密切削可获得理想的加工精度，但因材料稀缺，因此价格昂贵。人造聚晶金刚石刀具(简称pcd刀具)为多点刀具，与spd刀具相比价格低廉。以前我们曾对pcd刀具的刃磨及获得超精加工要求的表面粗糙度的机理进行了研究，本文则对pcd刀具与spd刀具在超精密加工中工件表面质量的实现进行了对比试验研究。
2试验条件
2.1刀具几何参数
图1pcd刀具刃口的sem照片
超精切削加工为微细加工，切削区集中于刃口附近的微小区域，刀具的锋利程度对工件已加工表面质量具有举足轻重的影响。因此，对于超精切削刀具，除宏观几何参数外，反映刀具锋利度的刃口圆弧半径是zui重要的关键参数。图1所示为试验所用pcd刀具刃口的sem照片，其刃口半径约为0.5µm；试验所用spd刀具的刃口半径也约为0.5µm。试验用刀具的几何参数如图2所示。
图2试验用刀具的几何参数
2.2切削条件
试验机床：msg-325超精密车床
试验刀具：pcd刀具，spd刀具(超精加工用刀具)
工件材料：无氧铜
切削速度：v=1000r/min
进给量：(分别取不同值)
切削深度：ap=5µm
环境温度控制：20±0.1℃
冷却方式：烃基冷却液喷雾冷却
3测试结果
3.1工件表面粗糙度
采用英国taylor-hobson公司生产的formtalaysurf表面轮廓仪测量工件已加工表面粗糙度，该仪器采用激光干涉传感器和天然单晶金刚石探头，测量精度较高。在不同进给量条件下切削无氧铜工件得到的表面粗糙度测量结果如图3所示。
图3工件表面粗糙度测量值
3.2工件表面显微硬度
采用hx-200型显微硬度计，在加载50g条件下对采用不同进给量切削时的工件表面显微硬度进行测量。图4所示为用pcd刀具和spd刀具切削加工得到的表面显微硬度值随进给量的变化曲线。
图4工件表面显微硬度测量值
3.3工件表面残余应力
表面残余应力测试条件：设备：rigaku数控x射线应力仪；电压：20kv；电流：0.6ma；x射线照射面积：4×8mm2；应力常数：-9.4；ø角：0°，15°，30°，45°；步长：0.5°；(2θ)min=145°；(2θ)max=165°。采用pcd刀具和spd刀具加工的工件表面残余应力测试结果如图5所示。
图5工件表面残余应力测量值
4测试结果分析
4.1由图3所示工件表面粗糙度试验曲线可知，当进给量f≤4µm/r时，pcd刀具和spd刀具加工出的工件表面粗糙度均可达到超精加工表面质量要求(ra≤0.01um)；
4.2图4所示表面显微硬度测试结果表明，两种刀具获得的工件表面显微硬度比较接近，都在hv105～hv125之间；
4.3图5所示工件表面残余应力曲线表明pcd刀具和spd刀具获得的工件表面残余应力均为压应力，spd刀具的加工表面残余应力变化比较平稳。
5结论
在采用金刚石刀具的超精切削加工中，工件表面粗糙度、冷作硬化程度、表面残余应力等表面质量指标是保证超精密零件高稳定性和高可靠性的前提，应予以充分重视。
pcd刀具在超精加工无氧铜(f≤4µm/r)时获得的表面粗糙度、表面显微硬度和表面残余应力均非常接近。因此在超精切削加工中pcd刀具可在一定程度上替代spd刀具。
不同的温度变化对信百诺甲醛测试舱有什么影响
C5125立车简介
正确使用台式气浴摇床非常重要
B1级聚氨酯管托具有耐水解稳定性，抗老化等优点
智慧消防三类主要应用场景
PCD刀具超精切削表面质量的研究
红海危机影响：欧洲出口商出现冷链难题
HXTS-7-25/120高低脚导管式滑触线主要配件及其工作原理
储罐氮封阀应用案例
加金属网石棉橡胶板的优点
海运美国转运中国哪个快（海运fba转运哪家靠谱）
邮政局从浙江绍兴到贵阳寄快递怎么算钱,杭州萧山寄快递到金华钱怎么算
塑料奶瓶瓶身抗压变形性能测试仪的注意事项是什么？
帆布软连接在不同行业做法和风机软连接性能要求
单联土壤固结仪 双联/三联高低压固结仪 中压固结仪 轻便固结仪
郑新物流 郑新物流怎么样
方圆仪器毛细管水上升高度仪，天然稠度仪
浅谈橡胶硫变仪硫化过程
了解温度变送器的现场安装
独立站广告工具有哪些？