飞切加工国外介绍.docx

日本北见工业大学（Kitami Institute of Technology）采用三种不同切削形状的刀具：V形切削刀具、维式压头（Vickers indenter）和球型压头（spherical indenter）进行了石英玻璃的单点飞切和纳米压痕试验，来研究石英玻璃在塑性加工过程中的弹性和塑性特性。结果显示，石英玻璃的特性受刀具形状的影响。其中，V形切削刀具对于去除（removing）石英玻璃材料最有效，其次依次是维式压头（Vickers indenter）和球型压头（spherical indenter）。[1] 东京大学（Institute of Astronomy），日本京都产业大学Department of Physics,Kyoto Sangyo University)，日本太空与宇航科学研究所（Institute of Space and Astronautical Science），日本名古屋大学（Nagoya University）与美国洛伦兹?利佛莫尔国家研究所(Lawrence Livermore National Laboratory)为了解决中红外高分辨率光谱仪（MIR high-resolution spectrograph）在太空观测应用中的所占体积过大的难题，提出了采用中红外硒化锌浸没光栅（MIR immersion grating）的办法。研究发现，硒化锌浸没光栅（ZnSe immersion grating）在近红外和中红外的波长区域内有很高的折射率（约为2.45），和较低的内部衰减，为高分辨率光谱仪的广泛应用提供了可能。[14][15]其中，美国洛伦兹?利佛莫尔国家研究所可以在硒化锌的平面基体上加工出间距为30微米的沟槽，沟槽表面不规则度（surface irregularity）小于λ/8（λ=632nm）,表面粗糙度小于5nm，随机间距误差(random pitch error)小于3nm，如下图1所示。表1为硒化锌浸没光栅的参数指标和实际加工结果。[2][3]图1 硒化锌浸没光栅日本大阪大学（Osaka University，Japan）为了研究玻璃纤维增强塑料(Glass Fiber Reinforced Plastic，GFRP)的磨削机理，应用锥形（conical tool）和金字塔形（ pyramid tool）单点金刚石刀具飞切GFRP。经实验研究表明（1）锥形刀具的切削力比金字塔形的刀具切削力更大，GFRP的纤维角度（fiber angles）对切削力没有影响。（2）切槽状态受刀具几何形状影响。（3）平行于纤维方向切削时，在玻璃纤维上会有细小裂缝（fine cracks）。从其他纤维角度切削时，会有玻璃纤维脱落。通过对碎片的观察，碎片的形成与刀具的几何形状和工件上玻璃纤维角度有关。[4]图2 浸没光栅与在扫描式电子显微镜下的微观图[5]表1 硒化锌浸没光栅的参数指标和实际加工结果韩国机械与材料研究所（Korea Institute of Machinery and Materials）与智能机器系统研究中心（Intelligent Machine Systems Research Center）研究证明单点金刚石刀具加工钢时，刀具过度的磨损是减少刀具使用寿命的主要因素。而刀具的磨损，主要是因为在高温高压的切屑过程中的各种化学反应造成的。如氧化、石墨化及碳化物的形成等。而如飞切与磨削等断续加工方法能有效地减少切削过程中刀具与钢铁工件的接触时间，减少化学反应,进而达到减少刀具磨损的目的。从图3中可知，连续加工过程中，在切削的开始阶段，削切温度会迅速上升，很快达到相对稳定的最大温度。而此温度对于切削钢元件过高，会导致过度的刀具磨损。而在断续加工过程中，刀尖的切削温度在与零件的切削过程（real-cut）和非切削过程(air-cut)中循环变化。在非切削过程中，刀具与工件无接触，刀尖温度便会降低。金刚石刀具与钢元件之间的化学反应便会显著减小。断续加工过程中，通过减小刀具的切削长度（cutting length）或提高切削速度，可以减少刀具与元件的接触时间。试验中，机床为超精密五轴机床（ULC-100C(H3)）; Toshiba Machine Co., Tokyo, Japan).如图4 所示。图5为机床切削后得到的钢元件微观图。[6]图3 断续削切加工中，刀具边缘温度曲线图4超精密五轴机床（ULC-100C(H3)）图5 加工后的成形凸面韩国光电子技术研究所(Korea Photonics Technology Institute)与韩国国立全南大学（app:ds:South%20Chonnam%20National%20UniversitySouth Chonnam