PCD刀具超精切削表面質(zhì)量的研究
&砂石料篩分設(shè)備nbsp;
1 引言輸送機(jī)鏈條
隨著儀器儀表工業(yè)的發(fā)展,對(duì)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應(yīng)具有很高的機(jī)械振動(dòng)幾何尺寸及形位尺寸精度,還應(yīng)具有極好的穩(wěn)定性,以保證整機(jī)的可靠性。
近年來(lái),超精密切削加工技術(shù)得到迅速發(fā)展,對(duì)某些有色金屬材料的超精密切削加工精度已接近理論極限精度。但是,目前人們對(duì)超精密加工的微觀切削機(jī)理和切削表面完整性的研究尚不夠深入,加工表面質(zhì)量成為影響超精密零件可靠性的主要因素之一。工件的加工表面質(zhì)量主要通過(guò)表面粗糙度、表面顯微硬度、表面殘余應(yīng)力等指標(biāo)來(lái)反映。在普通切削加工中,由于加工硬化、表面殘余應(yīng)力等表面質(zhì)量問(wèn)題引起的形位尺寸變化相對(duì)于零件的尺寸精度要求一般可忽略不計(jì)。但在超精密切削加工中,由于零件精度要求極高,輸送設(shè)備因此任何表面參數(shù)的變化都會(huì)增加零件的不穩(wěn)定性。
天然單晶金剛石刀具(簡(jiǎn)稱SPD刀具)是一種單點(diǎn)刀具,用于超精密切削可獲得理想的加工精度,但因材料稀缺,因此價(jià)格昂貴。人造聚晶金剛石刀具(簡(jiǎn)稱PCD刀具)為多點(diǎn)刀具,與SPD刀具相比價(jià)格低廉。以前煤粉輸送系統(tǒng)我們?cè)鴮?duì)PCD刀具的刃磨及獲得超精加工要求的表面粗糙度的機(jī)理進(jìn)行了研究,本文則對(duì)PCD刀具與SPD刀具在超精密加工中工件表面質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)研究。
2 試驗(yàn)條件振動(dòng)粉碎機(jī)
2制砂機(jī).1 刀具幾何參數(shù)
圖1 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)PCD刀具刃口的SEM照片
超細(xì)碎鄂式破碎機(jī)精切削加工為微細(xì)加工,切削區(qū)集中于刃口附近的微小區(qū)域,刀具的鋒利程度對(duì)工件已加工表面質(zhì)量具有舉足輕重的影響。因此,對(duì)于超精切削刀具,除宏觀幾何參數(shù)外,反映刀具鋒利度的刃口圓弧半徑是最重要的關(guān)鍵參數(shù)。圖1 所示為試驗(yàn)所用PCD刀具刃口的SEM 照片,其刃口半徑約為0.5µm;試驗(yàn)所用SPD刀具的刃口半徑也約為0.5µm。試驗(yàn)用刀具的幾何參數(shù)如圖2所示。
圖2 試驗(yàn)用刀具的幾機(jī)械振動(dòng)臺(tái)何參數(shù)
2.2擋邊輸送機(jī) 切削條件
試驗(yàn)機(jī)床:MSG-325 超精密車床帶式輸送機(jī)械
試驗(yàn)刀具:PCD刀具,SPD刀具(超精加工用ZPS直排篩刀具)
工件材輸送機(jī)料:無(wú)氧銅
切削速度:v=1000r/電機(jī)振動(dòng)min
進(jìn)給量:(分別取不同值)
切削深度:ap=5µm
環(huán)境溫度控制:20 ± 0.1℃
冷卻方式:烴基冷卻液噴霧冷卻
3 測(cè)試結(jié)果
3.1 工件表面粗糙度
采用英國(guó)Taylor-Hobson 公司生產(chǎn)的Form Talaysurf表面輪廓儀測(cè)量工件已加工表面粗糙度,該儀器采用激光干涉?zhèn)鞲衅骱吞烊粏尉Ы饎偸筋^,測(cè)量精度較高。在不同進(jìn)給量條件下切削無(wú)氧銅工件得到的表面粗糙度測(cè)量結(jié)果如圖3所示。
圖3 工件表面粗糙度測(cè)量值
3.2 工件表面顯微硬度
采用HX-200型顯微硬度計(jì),在加載50g條件下對(duì)采用不同進(jìn)給量切削時(shí)的工件表面顯微硬度進(jìn)行測(cè)量。圖4所示為用PCD刀具和SPD刀具切削加工得到的表面顯微硬度值隨進(jìn)給量的變化曲線。
圖4 工件表面顯微硬度測(cè)量值
3.3 工件表面殘余應(yīng)力
表面殘余應(yīng)力測(cè)試條件:設(shè)備:RIGAKU數(shù)控X射線應(yīng)力儀;電壓:20kV;電流:0.6mA;X射線照射面積:4×8mm2;應(yīng)力常數(shù):- 9.4;Ø角:0°,15°,30°,45°;步長(zhǎng):0.5°;(2θ)min=145°;(2θ)max=165°。采用PCD刀具和SPD刀具加工的工件表面殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果如圖5 所示。
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