16Mn法蘭精密切削刀具材料有：天然金剛石和人造單晶金剛石。

1. 切削機理

金剛石16Mn法蘭精密切削主要是應(yīng)用天然單晶金剛石車刀對銅、鋁等軟金屬及其合金進行切削加  工，以獲得極高的精度和極低表面粗糙度參數(shù)值的一種16Mn法蘭精密加工方法。

金剛石16Mn法蘭精密切削屬于一種原子、分子級單位去除的加工方法，因此，其機理與一般切削機

理有很大的不同。

金剛 石刀具 在切削 時，其背吃刀扯 aP 在 l  μ m 以下，刀具可能處 于工 件晶粒內(nèi)部切削 狀態(tài)。這樣，切削力就要16Mn法蘭過分子或原子間巨大的結(jié)合力，從而使刀刃承受很大的剪切應(yīng)力，并產(chǎn)生很大的熱批，造成刀刃的高應(yīng)力、高溫的工作狀態(tài)，切削時采用高速切削（與傳統(tǒng)精密切削相反），16Mn法蘭變形小，表層高溫不會波及16Mn法蘭內(nèi)層，可獲得高精度和好的表面質(zhì)量。金剛石精密切削的關(guān)鍵問題是如何均勻、穩(wěn)定地切除如此微薄的金屬層。

一般來講，16Mn法蘭精密車削加工余量只有幾微米，切屑非常菏，常在0.Iμm以下。能否切除如此微薄的金屬層，主要取決于刀具的鋒利程度。鋒利程度一般是以切削刃的刃口圓角半徑p的大小來表示。p  越小 ，切削刃越鋒利 ，切除微小余拭越順利，背吃刀拭 ar  很小時，若 p  < a"' 切屑排出順利，切屑變形小，厚度均勻；若p>a",刀具就在16Mn法蘭表面上產(chǎn)生“滑擦”和＂耕犁＂，不能實現(xiàn)切削。因此，當(dāng)ar        只有幾微米，甚至小于I  μm時，p    也應(yīng)精研至微米級的尺寸，并要求刀具有足夠的耐用度，以維持其鋒利程度。金剛石刀具不僅具有很好的高溫強度和高溫硬度，而且其材料本身質(zhì)地細密，經(jīng)過仔細修研，刀刃的幾何形狀很好，切削刃鈍圓半徑極小。在金剛石16Mn法蘭精密切削過程中，雖然刀刃處于高應(yīng)力高溫環(huán)境，但由于其速度很高、進給量和背吃刀拭極小，故16Mn法蘭的溫升并不高，塑性變形小，可以獲得高精度、小表面粗糙度值的加工表面。

2. 實現(xiàn)16Mn法蘭精密切削的關(guān)鍵技術(shù)

要實現(xiàn)16Mn法蘭精密切削，涉及多個方面的關(guān)鍵技術(shù)，如刀具的結(jié)構(gòu)、刃磨及切削參數(shù)、加工設(shè)備、加工環(huán)境、測控技術(shù)等。

刀具結(jié)構(gòu)

@刀頭形式。金剛石刀具刀頭一般采用在主切削刃和副切削刃之間加過渡刃－修光刃的形式，以對加工表面起修光作用，獲得好的加工表面質(zhì)拭。若采用主切削刃與副切削刃相交為一點的尖銳刀尖，則刀尖不僅容易崩刃和磨損，而且還在加工表面上留下加工痕跡，從而增加表面粗糙度值。

修光刃有小圓弧修光刃、直線修光刃和圓弧修光刃之分。國內(nèi)多采用直線修光刃，這種修光刃制造研磨簡單，但要求對刀良好。國外標(biāo)準(zhǔn)的金剛石刀具，推薦的修光刃圓弧半徑R=0.5~3mm。采用圓弧修光刃時，對刀容易，使用方便。但刀具制造研磨困難，所以價格也高。金剛石刀具的主偏角一般為30°~90°'以45°主偏角應(yīng)用好為廣泛。

©  前角和后角。根據(jù)加工材料不同，金剛石刀具的前角可取50 ' 后角一般可取 50  ~60  。 因為金剛石為脆性材料，在保證獲得較小的加工表畫粗糙度的前提下，為提高刀刃的強度，應(yīng)采用較大的刀具樑角，所以宜取較小的刀具前角和后角。但增大金剛石刀具的后角，減少刀具后面和加工表面的摩擦，可減小表面粗糙度值 ，所以加丁球面和非球曲面的圓弧修光刃刀 具，常取后角為 10 °0一種可用于車削鋁合金、銅、黃銅的通用金剛石車刀，可獲得粗糙度Ra<0.02~0.005μm的表面。

＠選擇合適的晶面作為金剛石刀具前、后面。規(guī)整的單晶金剛石晶體有八面體、十二面體和六面體，有三根4次對稱軸，四根3次對稱軸和六根2次對稱軸。單晶金剛石各向異性，晶向選擇應(yīng)使晶向與主切削刃平行。目前國內(nèi)制造金剛石刀具，前面和后面一般都采用(110 )晶面或者和(110)晶面相近的面（30~50  ) 。這主要是從金剛石的這兩個晶面易于研磨加工角度考慮的，而未考慮對金剛石刀具的使用性能和刀具耐用度的影響。

(2)金剛石刀具的刃磨及切削參數(shù)

金剛石刀具是將金剛石刀頭用機械夾持或粘接方式固定在刀體上構(gòu)成的，金剛石刀具的刃磨是一個關(guān)鍵技術(shù)。刀具的刃口圓角半徑p與刀片材料的晶體微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，硬質(zhì)合金即使經(jīng)過仔細研磨也難達p=lμm。單晶體金剛石車刀的刃口圓角半徑p則可達0.02μm,另外，金剛石與有色金屬的親合力極低，摩擦系數(shù)小，切削時不產(chǎn)生積屑瘤，因此，金剛石刀具的16Mn法蘭精密切削是當(dāng)前軟金屬材料好主要的16Mn法蘭精密加工方法，對于銅和鋁，可直接加工出具有高精度和低粗糙度的鏡面效果。金剛石刀具精密切削高密度硬磁盤的鋁合金基片，表面粗糙度Ra 可達0.003μm, 平面度可達0. 2 μ m。但用它切削鐵碳合金材料時，由于高溫環(huán)境下刀具上的碳原子會向16Mn法蘭材料擴散，即親合作用，刀刃會很快磨損（即擴散），所以，一般不用金剛石刀具來加工鋼、鐵等黑色金屬。這些材料的16Mn法蘭常用立方氮化砌(CBN )等16Mn法蘭硬刀具材料進行切削，或用16Mn法蘭精密磨削的方法來得到高精度的表面。金剛石精密切削時通常選用很小的背吃刀掀ar 、很小的進給好J 和很高的切削速度v。切削銅和鋁時切削速度v =200 -500 m/ min ,背吃刀量a"=0. 002 -0. 003 mm,進給量/ =0.01 -0. 04 mm / r。

(3)加工設(shè)備

16Mn法蘭精密加工機床是16Mn法蘭精密加工好重要、好基本的加工設(shè)備。16Mn法蘭精密加工對16Mn法蘭精密加工機床的基本要求如下：

中高精度。包括高的靜精度和動精度。主要性能指標(biāo)有幾何精度、定位精度和重復(fù)定位精度以及分辨率等；

＠高剛度。包括高的靜剛度和動剛度。除本身剛度外，還要考慮接觸剛度，及由16Mn法蘭、機床、刀具、夾具所組成的工藝系統(tǒng)工程剛度；

＠高穩(wěn)定性。在規(guī)定的工作環(huán)境下和使用過程中能長時間保持精度，具有良好的耐磨性、抗振性等；

＠高自動化。為了保證加工質(zhì)好的一致性，減少人為因素的影響，采用數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)自動化。心主軸部件。主軸部件是保證16Mn法蘭精密機床加工精度的核心。16Mn法蘭精密加工對主軸的要求是

極高的回轉(zhuǎn)精度、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、無振動。而滿足該要求的關(guān)鍵在于所用的精密軸承?，F(xiàn)在多使用液體靜壓軸承和空氣靜壓軸承。

＠）常用的導(dǎo)軌部件。16Mn法蘭精密機床常采用平面導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的液體靜壓導(dǎo)軌和空氣靜壓導(dǎo)軌，滾動導(dǎo)軌也有著廣泛的應(yīng)用。常用的16Mn法蘭精密機床導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式有燕尾型、平面型、V—平面型、雙V 形等。