2011-10-10

精密微小切削刀具的制备工艺

精密微小切削刀具的制备工艺

微小径切削刀具的制备工艺是制约微细切削技术发展的难点之一..微细机械磨削和电火花线电极磨削（WEDG）丶聚焦离子束溅射（FIB）等特种加工方法是目前主要的微细刀具制备技术。

（1）精密微小磨削工艺

磨削工艺是比较成熟的刀具制备和修整方法..刀具的精密磨削工艺主要采用金刚石砂轮，能够实现高速钢和硬质合金材料的高效成形..艺的要点是：为防止小直径刀具折断，应合理确定刃磨时的磨削压力..对砂轮施加振动，可以显着减小磨削力和最小成形直径。

精密微小磨削工艺在一定程度上可以满足微小切削刀具的制备要求，但受磨削力的影响，能够稳定获得的刀具最小直径受到局限..，刃磨工艺容易造成刀具表面划痕和刃口缺陷，将直接影响加工表面质量和精度水平；磨削热应力容易引起刀具表层微观结构的变化；微小立铣刀的同心度和直径偏离等制造误差有可能大於微细切削的单齿进给量，成形精度有待提高。

（2）电火花线电极磨削工艺

电火花线电极磨削（WEDG）工艺的材料蚀除机理与普通电火花加工相同，电极和工件的运动原理为：线状电极在导向器上连续移动，导向器沿工件径向作微进给，而工件随主轴旋转的同时作轴向进给..动方式的主要优点是：线电极与工件之间为点接触，容易实现微能放电；线电极始终沿导向器匀速运动，可以忽略线电极损耗对加工精度的影响。

通过控制工件的旋转与分度，配合轴向的精密进给控制，WEDG工艺可以加工圆柱丶圆锥丶棱柱丶螺旋槽丶平面等多种截面形状..法的主要优点是：刀具成形过程中无机械力作用，成形的尺寸精度和形状精度较高，为微细刀具制备提供了一种有效方法。

（3）聚焦离子束溅射工艺

聚焦离子束溅射工艺是一种显微加工技术，同样可以用於微细刀具的制备，其基本原理为：选择原子量较大的液态金属镓（原子量为69.72，其原子质量远远大於电子的质量）作为离子源，在离子柱顶端施加高密度的电场，形成数十keV的高能离子束，通过静电透镜将离子束聚焦为亚微米直径的斑点，然後控制聚焦後的镓离子束对工件进行轰击，将镓离子的动量传递给工件中的原子或分子，产生溅射效应从而实现材料的去除..每个入射镓离子可以去除3～5个工件原子，可以精确控制材料的去除量..聚焦离子束溅射工艺，可以对硬质合金丶高速钢丶单晶金刚石等材料进行显微加工。

与精密磨削相比，基於聚焦离子束溅射的刀具成形过程没有机械力的作用，刀具在制造过程中不会破损，能够制备出具有极小特徵尺寸的微细刀具。

（4）激光加工工艺

为了克服聚焦离子束溅射工艺成形效率较低的问题，德国卡尔斯鲁厄大学对采用激光加工工艺进行微小刀具制备进行了探索..艺同样无机械力作用，加工过程中无振动，刀具不产生变形，加工成本较低..存在的问题是成形表面较粗糙，加工表面质量有待提高。

文章参考来源 - 三工数控工具
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