粗糙度影响不大。
3. 刀刃形状对加工表面粗糙的影响 ✓ 直线修光刃（国内）、圆弧修光刃（国外）。 ✓ 修光刃太长对加工表面粗糙度影响不大。 ✓ 圆弧修光刃刀具加工表面质量较高，但是，制造、刃
磨复杂，成本高。
4. 背吃刀量对加工表面粗糙的影响 ✓ 在超精密加工中，背吃刀量一般都比较小，对加工
表面粗糙度的影响很小。 ✓ 但是如果ap太小，挤压严重，切削困难， 加工表面
材料、机床特性、切削环境等因素有关。 ✓ 目前，使用极其锋利的金刚石刀具在机床最佳条
件下可以实现纳米级连续稳定的切削。
常规切削与超精密切削加工
常规切削与超精密切削加工
常规切削与超精密切削加工
超精密切削加工
2. 刃口半径（钝圆半径）rn与最小切削厚度的关系
✓ 可见，最小切削厚度与刀具锋锐度、切削力、摩擦系数有关。
切削时，积屑瘤可增大刀具 前角，从而使切削力下降。
积屑瘤越高，切削力越大的主要原因 ✓ 积屑瘤圆弧半径 R 约为2-3 m，远远大于金刚石刀具刃
口半径 0.1-0.3 m。 ✓ 积屑瘤代替金刚石刀刃切削，积屑瘤与切屑间摩擦很严
重，摩擦力大大增加。 ✓ 积屑瘤的存在，导致切削厚度增加。 ✓ 积屑瘤的存在，加工表面粗糙度增加。 ✓ 使用切削液，可减小积屑瘤高度，减小加工表面粗糙度
防止积屑瘤的办法：
✓ 低速切削、或高速切削 ✓ 添加润滑液、较小摩擦 ✓ 增大刀具前角，减小刀—屑间的压力 ✓ 提高工件硬度，减小加工硬化
超精密切削刀时积屑瘤的生成规律
切削速度对积屑瘤产生的影响。 ✓ 与普通切削不同 ✓ 切削速度越高, 积屑瘤高度越低。
超精密切削刀时积屑瘤的生成规律
积屑瘤对切削力的影响 ✓ 积屑瘤越高，切削力越大 ✓ 与普通切削正好相反，普通
第四节 切削参数对加工表面质量的影响
1. 切削速度的影响 ✓ 不同的切削速度，均能得到表面粗糙度极小的加工
表面，切削速度对加工表面质量的影响不显著。 ✓ 在机床、刀具、环境条件符合要求的条件下，从高
速到低速，都能得到粗糙度极小的加工表面。
2. 进给量和修光刃的影响 ✓ 金刚石一般带有修光刃，切削时进给量很小。 ✓ 使用带修光刃的刀具加工时，进给量减小对表面
二、金刚石刀具晶面选择对切削变形 和加工表面质量的影响
1. 金刚石晶体的摩擦系数 ✓ 金刚石晶体具有强烈的各向异性，不同表
面、不同方向的摩擦系数差别明显。 ✓ (100)晶面的摩擦系数曲线有四个波峰和
波谷。 ✓ (110)晶面的摩擦系数曲线有两个波峰和
波谷。 ✓ (111)晶面的摩擦系数曲线有三个波峰和波
Hale Waihona Puke 举例：金刚石刀具切削铝合金
Fy 0.9Fx , 0.12, hDmin 0.322 rn Fy 0.9Fx , 0.26, hDmin 0.249 rn
✓ 可见，如果要得到小的最小切削厚度，就必须有小的刀具锋锐 度（刃口半径）。
hDmin 1nm, rn 3 4nm
✓ 我国现行金刚石刀具锋锐度： rn 0.2 0.5m
VT m Co
超精密切削的切削速度的选择
超精密切削时速度的选择：通常根据机床的动态特 性和整个切削系统的动态特性选择。
一般选择机床振动最小时的切削速度，以保证加工 表面质量。
第二节 超精密切削刀具磨损与寿命
金刚石刀具的寿命一般以切削路程(Km,公里)表示。 如果无意外，用金刚石刀具加工有色金属，刀具寿
，
法应力
=s 剪应力，=
O
A
B
刀具
OA—粘结区（内摩擦区）：摩擦系数是变化的 AB—滑动区（外摩擦区）：摩擦系数是常数 影响前刀面摩擦系数的主要因素 ✓ 工件材料，切削厚度，切削速度，刀具前角
积屑瘤
形成原因：高温、高压，粘结、冷焊 积屑瘤的作用：
✓ 增大前角 ✓ 增大切削厚度 ✓ 表面粗糙增大 ✓ 保护刀具
谷。
金刚石晶体的摩擦系数 ✓ 以 波 谷 最 低 值 比 较 ， (100) 晶 面 的 摩 擦 系 数 最 低 ，
(110)晶面的摩擦系最高。 ✓ (100)晶面的摩擦系数差别最大，(111)晶面的摩擦系
命极高，可达到数百公里。 由于磨损极小，刀具寿命高，同一把刀具可以加工
多个零件，零件尺寸一致性极好。
超精密切削刀具磨损与寿命
超精密切削刀具磨损与寿命
实际生产中，金刚石刀具的寿命达不到上述值。 原因：金刚石韧性、强度低，实际生产中容易崩刃
，(机床振动等)。 金刚石刀具的晶体定向问题。
第三节 超精密切削刀时积屑瘤的生成规律
第二章超精密切削与金刚石刀 具
车刀和车削
超精密切削加工
加工4.5mm陶瓷球
金刚石车床及其加工照片
第一节 超精密切削的切削速度的选择
金刚石刀具硬度很高，耐磨性好，摩擦系数低，寿命 很长。加工有色金属时，切削速度可以很高。
切削速度对金刚石刀具的磨损影响很小，切削速度不 受刀具寿命的制约。与普通切削不同，泰勒公式：
4. 刀刃锋锐度对加工表面硬化、组织位错 和残余应力的影响
✓ 越小（刀刃越锋利），位错密度越小、加工硬化越小。
✓ 越小（刀刃越锋利），残余应力越小。
第六节 金刚石刀具超精密切削中的若干理论问题
一、超精密切削最小切削厚度 1. 最小切削厚度定义：超精密切削实际达到的最小切
削厚度。 ✓ 超精密切削最小切削厚度与刀具、锋锐度、工件
粗糙度增加。
5. 背吃刀量对加工表面残余应力的影响 ✓ ap减小，加工表面残余应力减小。 ✓ 但当ap太小（小于某临界值时），挤压严重，加工
表面残余应力增加。此临界值的大小与刀刃锋锐度 有关（刃口半径、钝园半径）。
第五节 刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响
1. 刀刃锋锐度定义： ✓ 刃口半径、钝园半径（前后刀面之间），刀刃的锋利程度 ✓ 刀尖圆弧半径：主副切削刃之间，刀尖锋利程度。
刃口半径
2. 刀刃锋锐度的测量： 普通刀具：金相显微镜测量（= 5-30 m） 金刚石刀具：扫描电子显微镜SEM测量
（= 0.001-0.2 m）
3. 刀刃锋锐度对加工表面粗糙度、切削变形和切小 力的影响
✓ 越小（刀刃越锋利），加工表面粗糙度越小。
✓ 越小（刀刃越锋利），切削力越小。
✓ 越小（刀刃越锋利），切削变形越小。