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立铣刀是如何加工玻璃材料的?

发布者:锐峰五金机械   发布时间:2019-4-19 14:42:06

       玻璃属于硬脆材料,很早以前就被用于我们的日常生活中。近年来,随着IT产业的发达,玻璃作为光学器件的结构材料,其需求量不断增加。此外,在材料开发 、医疗、制药、环保等各个领域,玻璃作为检查基板的制作材料,其用量也越来越大。这些构件所需玻璃制品的生产,可大致分为两类:平面或曲面加工和微细形状加工。前者通过化学机械研磨(CMP)工 序,目前已确立了纳米级的高水平表面加工技术。而对于后者,由于玻璃具有易碎、易缺损的特性,以前,用机械方法直接进行加工被认为十分困难,因此一般是利用氢氟酸进行化学去除法加工。
      近年来,采用激光、等离子等各种加工方法,也可以实现对软玻璃的微细加工。但是,这些加工方法所使用的设备复杂,所需费用也相当高。大家都寄希望于开 发出价格低廉、操作简单的加工方法。基于这种现状,近年来,利用机械加工方法对玻璃材料进行切削试验的研究以及技术开发不断增多。日本的竹内教授等人报告了利用立铣刀对玻璃进行三维形状加 工的研究,其可行性和实用性值得期待。作者着眼于立铣刀的切削机理,对玻璃材料进行了10μm以上的沟槽加工试验,以考察其切削特性。本文介绍了用球头立铣刀加工玻璃材料的切削特性及应用实例 。
      立铣刀对玻璃的塑性-脆性混合模式切削从刀具轴对应的垂直断面内的刃口轨迹,以及刃口轨迹与后续刃口轨迹的干涉曲线模式可以看出,立铣刀在旋转的同时由 下向上运动,每旋转一次就将切除一部分材料。在这种加工过程中,刃口不断地切入和切出(脱离)材料。因此,刃口每旋转一次的切削厚度由0增加到最大切削厚度,然后又逐渐减少到0。
      随着刀具的移动,其余部分随后也被切削。如果玻璃的切削厚度在1μm以下,就会与金属一样生成切屑,在不发生脆性龟裂的情况下实现材料的去除。因此,将 切削厚度保持在 1μm以下,可使加工表面不受到脆性损伤。在实际加工过程中,由于主轴的振动及刀具弯曲的影响,并不能得到理想的切削轨迹。在刃口切入部位和切出部位附近,加工表面的创建机理 也存在同样的情况。
      因此,要设定适当的主轴转速和进给速度,才能实现对玻璃的塑性加工。用球头立铣刀加工时,切削刃轨迹的旋转半径随着刀具轴方向高度的提升而增大。因此 ,根据上述机理,从沟槽底部到沟槽上部形成加工表面时,即使沿轴向的切深较大,加工表面也不会发生脆性损伤。但是,刃口底部的旋转半径过小,切削速度很低。因此,为了提高切削性能,将刀具 向进给方向倾斜一定角度,以保持一定的切削速度来进行加工。

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