影響超微細(xì)切削加工的主要因素

　　(1)單位切削力的影響：實(shí)現(xiàn)超微細(xì)加工的物理實(shí)質(zhì)是切斷材料分子、原子間的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)原子或分子的去除，因此切削力必須超過(guò)晶體內(nèi)部的分子、原子結(jié)合力。當(dāng)背吃刀量和進(jìn)給量極小時(shí)，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(shí)產(chǎn)生很大的熱量，使刀刃尖端局部區(qū)域的溫度升高，直接影響到切削加工的正常進(jìn)行。

　　(2)材料微量加工特性的影響：材料的去除過(guò)程不僅取決于切削刀具，同時(shí)也嚴(yán)格受制于被加工材料本身。超微細(xì)切削加工材料的選擇以納米級(jí)的表面質(zhì)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(duì)刀具磨損的可忽略性來(lái)定義)。.影響材料微量加工性的因素包括被切削材料對(duì)金剛石刀具的內(nèi)部親合性(化學(xué)反應(yīng))，材料本身的晶體結(jié)構(gòu)、缺陷、分布和熱處理狀態(tài)等(如多晶體材料的各向異性對(duì)零件加工表面完整性具有較大影響)。

　　(3)刃口圓弧半徑對(duì)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(xì)切削中刀具刃口半徑和其可加工最小切削厚度的關(guān)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(dá)0.03~0.15μm;經(jīng)過(guò)特殊刃磨的刀具可達(dá)ρ=0.1μm,最小切削厚度可達(dá)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(duì)這種極為鋒利的金剛石刀具的刃磨和應(yīng)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(shí)間后，刀具磨損會(huì)逐漸加劇，有時(shí)甚至?xí)�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(jī)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(zhì)是微觀解理的積累。累積的金剛石刀具磨損主要發(fā)生在刀具的前、后刀面上，在經(jīng)過(guò)數(shù)十萬(wàn)米的切削長(zhǎng)度之后，這種磨損變?yōu)閬單⒚准?jí)磨損。由于氧化、石墨化、擴(kuò)散和碳化的作用，金剛石刀具也會(huì)產(chǎn)生熱化學(xué)磨損。崩刃是當(dāng)?shù)毒呷锌谏系膽?yīng)力超過(guò)金剛石刀具的局部承受力時(shí)發(fā)生的，是最難預(yù)測(cè)和控制的損傷，而且對(duì)加工表面質(zhì)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?xì)怏w中進(jìn)行切削也可抑制金剛石刀具的碳化作用。

　　(5)切削過(guò)程中的微振動(dòng)：工件表面形貌是由于刀具的輪廓映射到工件上的結(jié)果，因此加工表面粗糙度由刀具和工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精度及刀具刃口形狀決定。微細(xì)切削時(shí)，由于背吃刀量常常小于材料的晶粒直徑，所以相當(dāng)于對(duì)一個(gè)個(gè)不連續(xù)體進(jìn)行切削。這種微觀上的斷續(xù)切削及機(jī)床的動(dòng)特性會(huì)引起切削過(guò)程中的微振動(dòng)。微細(xì)切削中的微振動(dòng)對(duì)加工表面質(zhì)量的影響也不容忽略。

　　(6)積屑瘤對(duì)加工過(guò)程的影響超：微細(xì)切削時(shí)，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(huì)影響加工表面粗糙度。除刀刃的微觀缺陷對(duì)積屑瘤的產(chǎn)生有直接影響外，切削速度和進(jìn)給量對(duì)積屑瘤產(chǎn)生的影響也是顯而易見(jiàn)的。微細(xì)切削時(shí)，在所有切削速度范圍內(nèi)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(jìn)給量越小，積屑瘤也越高。