金刚石表面的最终光洁度受多种因素的影响。表面光洁度是指在已加工表面存在长度尺度低于0.8mm的缺陷。较长的缺陷称为形状错误。本文讨论了影响表面光洁度的各个因素。
工件材料
材料的相容性对金刚石车削过程是至关重要的，以实现清洁切削和减少表面损伤。颗粒结构和材料中杂质的存在影响表面光洁度。因此，选择合适的材料是重要的，以获得所需的表面光洁度。
化学镀镍的金刚石车削可以产生优于0.6nm Ra的表面光洁度(图1)。切削深度和切削过程中的表面速度在某些情况下也会影响刀具磨损和表面光洁度。然而，表面速度的影响是最小的大多数金刚石可旋转材料。亚博网站下载
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图1所示。化学镀镍模具销的SPDT典型性能。
金刚石工具
在车削过程中使用的金刚石工具必须是锋利的，不能有纳米级的切屑。对于给定的工件或材料，有必要优化刀具前角和刀具半径，以获得更好的表面光洁度(图2)。适当的刀具润滑和切屑去除规定也有助于获得更好的光洁度。
为了避免金刚石工具和工件的振动，金刚石需要牢固地附着在坚硬的刀柄上，然后将刀柄牢固地固定在坚硬的刀柄上。需要为薄工件提供足够的支撑，将其牢固地附着在工件上金刚石车刀．
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图2。切削刀具的切削刃几何形状。前角为a，间隙角为
在金刚石车削中可实现的光洁度理论上受限于当使用圆形刀具时工件上形成的尖头。降低进给速度是一种选择，但是决定车削成本的关键参数。
切削力和动力
静态挠度是切削力的静态分量的结果，不影响表面光洁度，但影响形状误差。然而，金刚石车削机受到比切削力高得多的各种动态力的影响。克服这些动态力的能力决定了金刚石车削机的表面光洁度，并被定义为动态刚度(图3)。
测量动刚度金刚石车削机是一项比静刚度更具有挑战性的任务，并且是通过机器的阻尼、惯性和固有频率来测量的。
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图3。相对于动刚度的燕尾/Boxslide
主轴
主轴旋转通过对金刚石车削机施加显著的高动态力而影响表面光洁度。这些力大多与主轴旋转同步。然而，由于电机放大器中的气压脉动或电噪声，主轴施加具有异步分量的力。
然而，这些力不会影响表面光洁度，因为它们不会重复每次旋转。这些力可以使用动态刚性的机器和主轴来解决，但最好的解决方案是使用具有低噪音电缆的优质放大器。
环境和周边设备
金刚石车削机受到机器环境引起的各种其他动力的影响，如由于声压和地震力引起的机器振动。这些环境影响可以通过采用气动隔振器和声罩来隔离。然而，这些措施只适用于具有低动刚度的机器。
然而，即使在隔离了这些环境影响之后，金刚石车削机也需要动态刚度，以使其不受包括软管、变压器、马达、泵、压缩机和风扇在内的机器上的其他力量的影响。如果设备是动态柔顺的，所有这些力都会影响表面光洁度。app亚博体育
定位系统
金刚石车削机的运动控制系统也会影响表面光洁度。在驱动方向上获得高动态刚度需要高的伺服带宽，这依赖于机器的谐振频率、位置传感器的响应时间和伺服更新率。
表面光洁度也受到控制器定时误差以及滑动执行器电缆和功率放大器的电气噪声的影响。另一个影响因素是工件和位置传感器之间以及刀尖和传感器之间的结构量(图4)。
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图4。刀具接触和边缘几何形状
传感器的分辨率
一个金刚石车床的滑板只能够保持位置和感知它。因此，位置传感系统的噪声电平或分辨率要求较低。实现非常好的分辨率是可能的高水平的插值光栅线之间的规模。
然而，这些插补技术是错误的，因此造成的成品问题不同于那些由电噪声引起的问题。在金刚石车削的情况下，传感器的分辨率比传感器在整个范围内的精度或机器的其他部分的精度小几个数量级。在金刚石车削中，传感器噪声/分辨率对表面光洁度的影响很小，因为它很小。
平均
虽然表面光洁度受到上述所有因素的影响，但将这些因素的影响加以概括是不正确的，因为其中一些因素会部分地抵消另一些因素。利用每个误差源的标准差的平方根来确定RMS表面光洁度或Rq是一种更好的方法，由于金刚石车削过程对机械加工引起的光洁度误差的平均影响，Rq往往超过实际值。
当进给速度足够慢并且存在振动时，金刚石工具不会每次旋转切削。该工具只在每个振动周期的低端进行切割。在高端，工具将切割空气，因为它仍然是如此接近通道时，工具是低的。平均效应随进给速率和振动频率的增加而增加。在大多数切割中，理论刀具光洁度低于1nm PV，被称为Rmax，此时平均效应变得显著。
理论上平均的发生随着每转进料的减慢而增加。实际应用中，气动隔离器的调平响应或温度循环等低频误差源会影响表面光洁度。因此，需要设定最佳的进给速度以减少机器引起的精加工误差。平均对表面光洁度的影响从根本上受到工件材料特性的限制。
结论
本文讨论了影响金刚石车削表面光洁度的因素。最佳可达到的表面光洁度是机器系统噪音的衡量标准，在为特定应用选择合适的机器时，应该与所有其他因素一起考虑。
最新的控制器，最低的分辨率，或最硬的主轴不能提供“最好”的机器。“最好”的机器是由适当和和谐的工作组件组成的无缝封装，使快速生产优质光学组件。
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