影响超精密单点金刚石车床加工精度的因素有哪些？

为进一步提高超精密单点金刚石车床的加工水平及精度，小编从以下五个方面分析了影响加工精度的因素：

1、单点金刚石机床设备

单点金刚石超精密机床是实现超精密切削的首要条件，要想获得较高的加工精度和表面品质，就需 要高精度的单点金刚石机床。单点金刚石机床的总体精度是机床各组成部分（如主轴、导轨、床身、传动系统、控制系统等等）精度的综合体现。机床主轴的回转精度是超精密单点金刚石机床的一个重要精度指标。随着对传统机床主要部件的精化以及一些*的应用，如新型的磨擦驱动方式、可实现纳米级定位进给装置、主轴的运动误差分析和补偿技术，使单点金刚石机床的精度有了较大幅度的提高。同时，为了保证机床精度的长期稳定性，用于制造单点金刚石机床床身的材料需要具有较低的热膨胀系数和较高的尺寸稳定性。 目前，常用的Ｎａｎｏｆｏｒｍ２５０机床是具有*水平的商用单点金刚石车床，其采用气浮主轴以保证主轴运行平稳，靠油压导轨保证导轨的平稳运动，并用花岗岩做机床底座以保证机床的热稳定性和刚性，气垫隔震，zui大加工直径为３００ｍｍ。

2、加工环境 

超精密切削必须在超稳定的加工环境中进行，加工环境的极微小变化都可能影响加工精度。一般超精密环境条件主要指防振、恒温和超净三个方面的条件，具体如下： 

（１）为提高超精密切削系统的动态稳定性，除了在机床设计和制造上采取各种措施外，还必须采用隔震系统保证机床不受或小受外界振动的影响。例如美国ＤＴＭ－３型金刚石车床就使用了空气弹簧隔振系统，隔振后轴承部件的相对振幅为２ｎｍ，并可防止１．５￣２Ｈｚ的外界振动的传入。 
（２）在类似车削大口径锗透镜的加工时，加工系统和工件的热变形对加工精度有很明显的影响。实践证明即使尺寸变化，其方向刚好在精度的敏感方向上，影响就很严重了。因此为了保证加工精度，必须将加工置于多层恒温条件下进行，即不仅放置机床的房间恒温，还对机床采取特殊的恒温措施。 
（３）空气中的尘埃可能弄脏加工表面，给清洗带来麻烦，并且如果尘埃的尺寸足够大，也可能造成加工表面的划伤（尤其对软金属），从而损坏已加工表面品质，因此单点金刚石超精密切削还须有超净化的环境。 

3、加工工件的材料 

应用于红外光学的单晶锗、单晶硅等脆性材料一 直被认为是 “不可以用金刚石切削”的材料，因为在普通切削条件下，金刚石刀具磨损极快，无法保证加工所需精度。zui早成功实现金刚石超精密切削的工件材料的有铜合金、铝合金、非电解镍及金、银等韧性材料。目前在特定的条件下，也实现了对脆性的金刚石切削，并应用于生产。实践证明，使用液氮将金刚石刀尖和工件表面的温度控制在１５０Ｋ，可抑制金刚石刀具磨损，使切削表面的粗糙度达到Ｒａ０．０２５ｍ。然而，即使是对可加工性良好的材料，由于材料的微观缺陷，如杂质和沉积物等，也会对加工表面的品质带来影响。 大量的实验研究工作已经表明单点金刚石切削中的许多物理现象，如切削力的波动等都与工件材料的晶体取向有关，所以为了进一步认识单点金刚石超精密切削的形成机理，提高已加工表面品质，迫切需要从微观的角度来研究剪切角、切削力与工件材料晶体取向之间的关系。

4、金刚石刀具品质的影响 

天然单晶金刚石由于其*的硬度、优良的耐磨性、导热性和化学稳定性，加之和有色金属的磨擦系数比较低，亲合力小，还有zui为重要的一点，即由其晶体结构本身所决定的可磨出极锋利的刃口和光洁度*的刀面，因此，一致被*为的超精密切削用刀材料。 由于在超精密切削中，机床的精度很高，这时所能达到的加工精度主要取决于实际zui小切削深度。金刚石刀具的刃口锋利度是影响zui小切削深度的基本因素，刀具刃口半径越小，可实现的zui小切深越小，切削变形就越小，可能达到的加工精度和表面品 质就越高。对于金刚石刀具来说， 不但要求刃口极锋利，而且对切削刃的几何形状精度也有较高的要求，在制造刀具时，必须采用高精度的测量技术，严格控制刀具的刃口半径和几何形状。据相关资料说明，研磨品质特别好的金刚石刀具，其刃口半径可达到纳米级水平；对于其几何形状，刃口直线度可达０．０３μｍ，对圆弧刃刀具，轮廓精度可达０．０５μｍ。２．５切削参数的影响 有了超高精度的机床和加工环境，加上高品质的金刚石刀具和可加工材料，如果切削参数选择不当，也难以得到高品质的加工表面。以红外光学zui常用的单晶锗为例，实验结果表明，改变切削速度，加工表面的粗糙度变化不大；而进给量对加工表面品质的影响较大，进给量越大表面品质越差。