超精密加工的关键是能够在被加工表面上进行微量加工,其加工量的大小标志着精密加工和超精密加工的水平。
当前,对于精密切削和超精密切削主要以金刚石刀具超精密车削和金刚石微粉砂轮超精密磨削为代表,主要是微量切削,又称极薄切削,如果能切除一个纳米(1m),则其切制水平可达纳米级,如果能切除一个分子、一个原子,则其水平可达分子缀、原子级。当然,这需要超精密车床和超精密磨床,锋利的刀具和砂轮,其中,金刚石刀具刃口钝圆半径值就非常重要对于纳米级切削,刃口钝圆半径应为2nm,而金刚石徽粉砂轮的金刚石颗粒大小应为0.52nm,甚至更小,并应有高精度的在线砂轮修整装置。
微量切削的机理与一般切削是有很大差别的,因为这时的切屑厚度极小,背吃刀量(切削深度)可能小于晶粒的大小,切削就在晶粒内进行,因此,切削不是在晶粒之间的破坏,切削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力,刀刃上所承受的切应力就急速地增加并变得非常大。如在切削低碳钢的情况下;刀刃上的切应力值接近材料的抗剪强度极限,当切制厚度在1nm以下时,被切材料的切应力可达13000MPn刀刃在受到很大应力的同时,切削区会产生很大的热量,刀刃切削处的温度会很高,要求刀具材料应有很高的高温强度和高温硬度。因此,只有超硬刀具材料,如金刚石、立方氮化硼等才能胜任。金刚石刀具不仅有很高的高温强度和高温硬度,而且由于金刚石材料本身质地细密,经过精密研磨或精密电火花加工,不仅几何形状***,切削刃钝半径很小,通常可达0.02-0005nm,***高可达2nm,而且表面粗糙也很低,是极薄切削的刀具理想材料。
