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如何让纵剪机刀片具有非常高的形状精度?

如何让纵剪机刀片具有非常高的形状精度?
如果纵剪机刀片轮廓的精加工表面完全复映到工件上,则纵剪机刀片切削刃的粗糙度将决定加工表面的粗糙度。因此,切削刃的光洁程度和形状精度就变得异常重要。就BLA- R而言,我们已经达到了等于或小于50纳米的世界最高精度。为实现这样的切削性能,我们自行开发了专有的高精度测量系统。此外,应用金刚石抛光系统、采用科学方法选择金刚石及其晶格方向也是十分必要和不可或缺的。通过应用这些专有技术,我们开发出了世界上最小级别的、用于三维微成形加工的超精密金刚石切削纵剪机刀片——BLA微纳成形纵剪机刀片。
 
BLA微纳成形纵剪机刀片
 
迄今为止,三维微成形加工通常是指微机械加工以及半导体制造技术(如光刻加工法、离子束加工法等)。这些加工方法有其不足之处,如难以获得光滑的曲面,这是由它们的成形特点所决定的,因为倾斜平面和曲面都是通过步进逼近而成形的。与此相反,基于超精金刚石切削纵剪机刀片的三维微成形加工的切削和成形过程都是由锋利的切削刃来完成的,因此能够获得光滑的倾斜平面或曲面。此外,我们的纵剪机刀片还具有经改进了的特性,如具有非常高的形状精度。另外一个优点是增加了材料的选择范围。
 
由于具有以上特点,近年来对这种纵剪机刀片的需求一直在不断增长,它不仅用于光电基础零部件的加工,而且在微机电系统(MEMS)、微机械以及生物医学领域都有需求。我们已经成功开发了3种类型的微纳成形纵剪机刀片,以下将介绍其成形加工实例。
 
BLA纳米矩形立铣刀
 
纳米矩形立铣刀用于超细自由曲面槽型的成形加工。我们已经开发出世界上最小级别的、回转半径仅为φ30μm的单晶金刚石立铣刀。如上所述,纳米立铣刀的刀尖是通过对单晶金刚石进行超精抛光加工而制成的,切削刃非常锐利、平直和耐磨。这种纵剪机刀片预期可应用于光学元件、医疗芯片以及微机械零件等包含三维曲线的槽型加工。
 
BLA纳米矩形立铣刀成形加工实例
 
使用纳米立铣刀和回转半径200μm的纵剪机刀片对模具进行三维铣削加工而形成超细槽的加工实例清楚表明,成形纵剪机刀片的运动通过纵剪机刀片被精确复映到被加工工件上,而且没有形成任何毛刺。槽底表面粗糙度(P-V值)达到了101nm。
 
BLA纳米球头立铣刀
 
在与IT(信息技术)相关的行业领域中,用于高速大容量信息的基础元件发展很快。其中一种技术就是微透镜阵列。该阵列结构由一系列按三维尺度集成的凸透镜和凹透镜组合而成。近年来,该透镜阵列被应用于光通讯和液晶投影屏。我们开发的BLA纳米球头立铣刀可用于实现三维透镜表面和自由曲率表面的加工(如加工制造微透镜阵列的模具)。
 
我们已经开发出世界上最小级别的刀尖圆弧尺寸(R=30μm),并能制造出达到世界最高水平的切削刃圆弧轮廓度(50nm刀尖)。利用这种纵剪机刀片,就有可能实现具有纳米精度的三维形状成形加工。
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