玻璃的脆塑性域高效精密切削(3)

!"玻璃切削刀具设计

直接利用玻璃的脆性断裂切削玻璃，加工表面易产生裂纹和凹坑，表面粗糙度较大，但加工效率高；仅利用玻璃的微塑性来切削玻璃，加工精度高，但切削用量太小，难以提高生产率。因此，如能同时利用玻璃的脆性断裂和微塑性来切削玻璃，既可达到提高效率的目的又可获得较高的加工精度。要达到此目的，刀具的设计是关键，即在脆性断裂区域，利用上述玻璃边位印压实验结果，控制裂纹的产生和扩展方向，使裂纹朝着待加工表面扩展，不影响已加工表面质量；而为了实现在玻璃的塑性域切削玻璃，进一步提高已加工表面质量，则须满足塑性域切削的基本条件：切削厚度足够小，为微米甚至亚微米级。因此，设计合理的刀具，满足上述条件是关键。

根据单斜压头印压玻璃的实验结果可知：切削玻璃，当切削厚度较大时，加载裂纹向已加工表面扩展；当切削厚度较小时，加载裂纹向待加工表面扩展，并且没有横向裂纹产生。因此，减小切削厚度，能使裂纹向远离已加工表面的方向扩展，同时，较小的切削厚度，满足了微塑性切削的基本条件，都有利于提高表面粗糙度。但是整个刀具的切削深度不能太小，否则，又难以提高加工效率。

图#所示的圆弧形车刀可以满足上述要求。采用该刀具切削时，切削厚度是变化的，虽然整个刀具的切削深度!"较大，但在接近于已加工表面处即刀尖附近，切削厚度很小，可以实现玻璃的塑性去除，从而可得到无裂纹的表面；而远离刀尖部分切削厚度较大，切屑为脆性去除，但其产生的裂纹不会影响已加工表面质量。

图$是圆弧形车刀各点的实际切削厚度，从待加工表面到已加工表面，实际切削厚度逐渐变小，在圆弧形切削刃主偏角为零的点切削厚度最小。根据几何关系可以推导出最小切削厚度#$%&’

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万方数据

图/"圆弧刃车刀切削玻璃已加工表面形貌

2"刀具特征参数对表面粗糙度的影响23)"切削刃圆弧半径对表面粗糙度+!的影响

图+是切削刃圆弧半径对玻璃表面粗糙度+!的影响曲

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