❶ 玻璃加工順銑逆銑哪個好
玻璃屬於硬脆材料,很早以前就被用於我們的日常生活中。近年來,隨著IT產業的發達,玻璃作為光學器件的結構材料,其需求量不斷增加。此外,在材料開發、醫療、制葯、環保等各個領域,玻璃作為檢查基板的製作材料,其用量也越來越大。這些構件所需玻璃製品的生產,可大致分為兩類:平面或曲面加工和微細形狀加工。前者通過化學機械研磨(CMP)工序,目前已確立了納米級的高水平表面加工技術。而對於後者,由於玻璃具有易碎、易缺損的特性,以前,用機械方法直接進行加工被認為十分困難,因此一般是利用氫氟酸進行化學去除法加工。近年來,採用激光、等離子等各種加工方法,也可以實現對軟玻璃的微細加工。但是,這些加工方法所使用的設備復雜,所需費用也相當高。大家都寄希望於開發出價格低廉、操作簡單的加工方法。
基於這種現狀,近年來,利用機械加工方法對玻璃材料進行切削試驗的研究以及技術開發不斷增多。最近,日本的竹內教授等人報告了利用立銑刀對玻璃進行三維形狀加工的研究,其可行性和實用性值得期待。作者著眼於立銑刀的切削機理,對玻璃材料進行了10μm以上的溝槽加工試驗,以考察其切削特性。本文介紹了用球頭立銑刀加工玻璃材料的切削特性及應用實例。
立銑刀對玻璃的塑性-脆性混合模式切削
從刀具軸對應的垂直斷面內的刃口軌跡,以及刃口軌跡與後續刃口軌跡的干涉曲線模式可以看出,立銑刀在旋轉的同時由下向上運動,每旋轉一次就將切除一部分材料。在這種加工過程中,刃口不斷地切入和切出(脫離)材料。因此,刃口每旋轉一次的切削厚度由0增加到最大切削厚度,然後又逐漸減少到0。隨著刀具的移動,其餘部分隨後也被切削。如果玻璃的切削厚度在1μm以下,就會與金屬一樣生成切屑,在不發生脆性龜裂的情況下實現材料的去除。因此,將切削厚度保持在1μm以下,可使加工表面不受到脆性損傷。在實際加工過程中,由於主軸的振動及刀具彎曲的影響,並不能得到理想的切削軌跡。在刃口切入部位和切出部位附近,加工表面的創建機理也存在同樣的情況。因此,要設定適當的主軸轉速和進給速度,才能實現對玻璃的塑性加工。
用球頭立銑刀加工時,切削刃軌跡的旋轉半徑隨著刀具軸方向高度的提升而增大。因此,根據上述機理,從溝槽底部到溝槽上部形成加工表面時,即使沿軸向的切深較大,加工表面也不會發生脆性損傷。但是,刃口底部的旋轉半徑過小,切削速度很低。因此,為了提高切削性能,將刀具向進給方向傾斜一定角度,以保持一定的切削速度來進行加工。
切削特性
選用光學顯微鏡中觀察標本所用的載物玻璃片(材料為無鉛玻璃,成分為:72%SiO2,18%K2CO2,10%CaCO2)進行切削試驗,觀察球頭立銑刀在加工過程中所呈現出的特性。在切削試驗中,為了達到傾斜切削模式,將由無刷電機驅動的精密主軸朝刀具進給方向傾斜45°。在切削試驗中,採用了在加工中心主軸頭上安裝工具系統夾持刀具的慣用方法,並將刀具傾斜。試驗所用切削刀具為直徑4mm、球頭曲率半徑為0.2mm的硬質合金球頭立銑刀,刀具表面塗覆有TiAlN塗層。為了給刃口提供充足的切削液,需將玻璃工件放置在桌上的水槽內,在水中進行切削加工。
在轉速80000rpm、進給速度0.06mm/min、切深18μm的加工條件www.xiangshui88.com 下,減採用乾式切削和水中切削方式加工出的光學玻璃表面情況進行對比。刀具由下方進給至上方,刃口從左側切入,右側切出。結果顯示,乾式切削的加工表面質量比濕式切削效果差,在溝槽部可以觀測到脆性損傷,且切削麵不完整,溝槽寬度不穩定。與上述試驗所用的玻璃材質不同,對經過磨削加工的石英玻璃乾燥後的試驗片和水浸後的試驗片的維氏硬度進行了比較。在韋布爾概率紙上的比較曲線表明,玻璃在附著水分後,與乾燥時相比,機械強度有所降低。由此可認為,在水中進行切削時,由於玻璃的機械性強度降低,因而可以提高切削性。
球頭立銑刀以0°傾角(即未傾斜)和沿進給方向的45°傾角加工光學玻璃後(切削條件:轉速20000rpm,切深0.018mm,進給速度0.48mm/min;濕式切削),二者加工表面質量的對比結果表明,後者可獲得更好的加工效果。球頭立銑刀傾斜切削光學玻璃時(切削條件:轉速80000rpm,切深0.020mm,進給速度0.48mm/min;濕式切削),如果使用雙刃球頭立銑刀進行不傾斜加工,一個刀刃從材料中切出時,另一個刀刃就開始切入材料。但是,如果將刀具傾斜,在切深小於刀具半徑的情況下,就會存在切削力為零的情況,即兩個刀刃均未進行加工,材料與刀具沒有接觸,此時刀具就會冷卻。此外,由於實際切削時間較短,因此切削熱傳入刀具的時間也較短。如將刀具傾斜,雖然刃口的切削麵積增大,但因切削時間變短,冷卻時間增加,因此仍然能夠抑制刀具溫度上升。
從主軸轉速對光學玻璃表面加工質量影響的對比結果(切削條件:切深0.018mm,每齒進給量12nm/齒;濕式切削)可知,當轉速增加時,刃口切出(脫離工件材料)部位容易發生脆性損傷,且在40000rpm和80000rpm轉速下還可看到切屑粘著現象。從在各www.flm8.com 轉速下進行50mm切削加工時刀具磨損情況的比較可知,在40000rpm和80000rpm轉速下,刀具磨損嚴重,刃口形狀發生了變化。而在20000rpm轉速下,刀具磨損較小,刃口形狀穩定。
從在20000rpm轉速下,切深為20μm時,採用不同進給速度濕切光學玻璃時獲得的加工表面可以看出,當進給速度增加後,溝槽右側的脆性損傷面積擴大。在相同的切削條件下,用FIB切斷順銑一側和逆銑一側的加工表面,觀察到的各自斷面情況可知,在順銑一側,沒有觀察到龜裂現象,加工表面情況良好;而在逆銑一側,表層數微米深度范圍以內,可以看到沿切削方向有擴展的裂紋。因此,用立銑刀對玻璃進行溝槽加工時,採用切削厚度減少的逆銑切削模式容易發生脆性損傷。
從在各種進給速度下,光學玻璃加工表面粗糙度的變化情況(切削條件:轉速20000rpm,切深0.018mm;濕式切削)可知,進給速度越小,表面粗糙度越好。但是,當進給速度小於0.24mm/min時,加工表面質量則惡化。在進給速度分別為0.06mm/min和0.48mm/min時獲得的加工表面質量對比情況可知,當進給速度為0.06mm/min時,加工表面可以看到大面積的劃痕;也就是說,如進給速度過小,因刀具的彎曲會引起漏切,旋轉的刃口不能一次性切掉材料,需經過數次切削才能不規則地將材料去除。因此,如進給速度過小,加工效果也不好。
玻璃立銑加工的應用
在對光學玻璃進行深度為20μm(寬度196μm)的縱溝和深度為15μm(寬度152μm)的橫溝所構成的直角溝槽加工實例中,所用刀具為直徑為0.4mm和0.5mm的球頭立銑刀,主軸轉速20000rpm,進給速度0.48mm/min,濕式切削。製作該產品是為了提高DNA微陣列的檢查精度(相當於溝槽加工後剩餘面積的10×10個微表面上將附著定量的DNA,多餘的DNA將從溝部溢出)。可以看出,切削後的加工表面沒有脆性損傷,情況良好。
檢查基板所要求的微細溝槽深度一般在100-200μm左右。如果忽略刀具本身彎曲度的話,在軸向高度上就不能按切削機理來考慮。因此,要設定適當的切削條件,即使是進行一次切削100μm以上的加工,也可以在不損壞玻璃的情況下實現加工。
以上介紹了玻璃材料的高效立銑加工實例。與一般的金屬切削相比,加工玻璃採用的切削進給速度相當低。但是,與像劃痕試驗的刮削方式等切削加工相比,從可以一次性深切削加工這一點來說,它確實能夠實現玻璃的高效加工。
以前沒有考慮過能採用立銑刀、以刃口切入切出方式對玻璃材料進行銑削加工,但是,如本文介紹所表明的,只要正確、靈活地採用切削機理,就可以在不損壞玻璃的前提下實現其切削加工。
為了提高玻璃立銑加工的實用性和加工效率,需要注意以下兩點:
(1)合理設計適用於玻璃切削的立銑刀切削刃形狀。
(2)刀具應沿切削進給方向保持傾斜姿態,靈活地進行各種溝型的加工。
對於第一點,2006年與日立工具共同開發了8刃球頭立銑刀。對於第二點,在2005-2006年,經濟產業省下屬單位試制了加工機械,證明了其可行性。今後的課題主要是對刀具材料(尤其是塗層材料)的研究,以求提高刀具的耐磨損性能。
只要有能使刀具傾斜的設施條件,本文介紹的切削方法很容易引入機械加工生產現場,不需要使用其他特殊設備。
❷ 三種節流調速迴路中溢流閥的作用和工作狀態
1、回油節流調速迴路
缸的回油路上,與進油路並聯一個溢流支路,通過調節液壓缸回油量來調節液壓缸的進油量,這種調速迴路稱為回油節流調速迴路。與進油節流調速迴路的調速原理相似,調節節流閥開口面積的大小,改變了並聯支路上溢流閥的溢流量,也就改變了液壓缸有桿腔排出的流量,實現液壓缸活塞運動速度的調節。
2、旁路節流調速迴路
旁路節流調速迴路由定量液壓泵、液壓缸、節流閥和溢流閥組成,節流閥安裝在與液壓缸並聯的旁油路上。定量液壓泵輸出的壓力油一部分進人液壓缸,另一部分通過節流閥流回液壓油箱。通過調節節流閥的開口面積,來控制定量液壓泵流回液壓油箱的流量,從而也就控制了進入液壓缸的流量,實現液壓缸活塞運動速度的調節。
3、進油節流調速迴路
進油節流調速迴路節流閥串聯安裝在定量液壓泵出口和液壓缸入口之間,所以稱為進油節流調速迴路。定量液壓泵輸出的油液一部分經過節流閥流入液壓缸的無桿腔,推動活塞運動,另一部分油液通過與定量液壓泵並聯的溢流閥流回液壓油箱。由於溢流閥有溢流,定量液壓泵出口壓力p,就是溢流閥的調整壓力並基本保持恆定。
(2)逆銑提升泵擴展閱讀
由於溢流已由節流閥承擔,故溢流閥作安全閥用,迴路正常工作時溢流閥關閉,過載時溢流閥打開,溢流閥調定壓力為最大工作壓力的1.1~1.2倍。液壓泵的工作壓力隨外負載變化。
應定期將安全閥拆下進行全面清洗、檢查並重新研磨、整定後方可重新使用。安裝在室外的安全閥要採取適當的防護措施,以防止雨、霧、塵埃、銹污等 臟物 侵入安全閥及排放管道,當環境低於攝氏零度時,還應採取必要的防凍措施以保證安全閥動作的可靠性。
❸ 串聯缸的應用場合有哪些
節流調速路通液壓路採用流量調節元件(節流閥或調速閥)實現調速種路般根據流量調節閥路位置同進油節流調速、油節流調速及旁路節流調速三種
①採用節流閥進油節流調速路圖7-1所示節流閥進油節流調速路種調速路採用定量泵供油泵與執行元件間串聯安裝節流閥泵口處並聯安裝溢流閥種路工作溢流閥保證泵輸油液壓力達穩定狀態該路稱定壓式節流調速路泵工作輸油液根據需要部進液壓缸推塞運部經溢流閥溢流油箱進入液壓缸油液流量由調節節流閥口決定
進油節流調速路易負載變化較工作情況使用種情況速度變化效率低主要原溢流損失液壓系統兩種速度要求場合用雙泵系統
②採用節流閥油節流調速路油節流調速路節流閥裝液壓系統液壓缸油路其速度負載特性與進口節流調速進油節流調速路同適合於功率、負載條件
進油節流調速與路節流調速雖其流量特性與功率特性基本相同使用所同面討論幾主要同
首先承受負載能力同所謂負載與液壓缸塞運向相同負載比起重機向運重力銑床與工作台運向相同銑削(逆銑)等等顯口節流調速路承受負載進口節流調速則能需要油路加背壓閥才能承受負載需提高調定壓力功率損耗
其口節流調速路油液通節流閥溫度升高所產熱量直接返液壓缸油箱散掉;進口節流調速路則進執行機構增加系統負擔
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❹ 試述進口節流調速,出口節流調速和旁路節流調速三種方法的優缺點及應用場合
節流調速迴路是通過在液壓迴路上採用流量調節元件(節流閥或調速閥)來實現調速的一種迴路,一般又根據流量調節閥在迴路中的位置不同分為進油節流調速、回油節流調速及旁路節流調速三種。
①採用節流閥的進油節流調速迴路如圖7-1所示節流閥進油節流調速迴路,這種調速迴路採用定量泵供油,在泵與執行元件之間串聯安裝有節流閥,在泵的出口處並聯安裝一個溢流閥。這種迴路在正常工作中,溢流閥是常開的,以保證泵的輸出油液壓力達到一個穩定的狀態,因此,該迴路又稱為定壓式節流調速迴路。泵在工作中輸出的油液根據需要一部分進人液壓缸,推動活塞運動,一部分經溢流閥溢流回油箱。進入液壓缸的油液流量的大小就由調節節流閥開口的大小來決定。
進油節流調速迴路不易在負載變化較大的工作情況下使用,這種情況下,速度變化大,效率低,主要原因是溢流損失大。因此,在液壓系統中有兩種速度要求的場合最好用雙泵系統。
②採用節流閥的回油節流調速迴路回油節流調速迴路就是將節流閥裝在液壓系統的液壓缸回油路上,其速度負載特性與進口節流調速一樣。進油節流調速迴路同樣適合於小功率、小負載的條件下。
進油節流調速與迴路節流調速雖然其流量特性與功率特性基本相同,但在使用時還是有所不同,下面討論幾個主要不同。
首先,承受負載的能力不同。所謂負載就是與液壓缸活塞運動方向相同的負載。比如起重機向下運動時的重力,銑床上與工作台運動方向相同的銑削(逆銑)等等。很顯然,出口節流調速迴路可以承受負載,而進口節流調速則不能,需要在回油路上加背壓閥才能承受負載,但需提高調定壓力,功率損耗大。
其次,出口節流調速迴路中油液通過節流閥時溫度升高,但所產生的熱量直接返回液壓缸油箱時將散掉;而進口節流調速迴路中,則進人執行機構中,增加系統的負擔。