| 单词 | 玻璃的切削加工 |
| 释义 | 【玻璃的切削加工】 拼译：glass cutting 在一些光学系统中，有很多高精度、形状复杂的玻璃零件。目前，对这些零件大多采用磨削、研磨及抛光等方法。一般而言，这类加工方法的加工效率比较低，而且遇上形状比较特殊的加工表面时，其加工往往变得相当困难，有时甚至加工不出准确的表面形状。随着光导通讯、激光技术等新技术的飞速发展，愈来愈迫切需要发展形式多样、高质量高效率的玻璃加工技术。 可以认为玻璃的切削研究始于玻璃表面上的印压和刻划实验。B．R．Lawn和M．V．Swani通过对普通钠钙玻璃、石英玻璃等脆性材料印压的显微观察，描述了在一完整的加载和卸载循环中，裂纹的产生扩展过程。M．V．Swain和J．D．B．V eldkamp等进行了玻璃表面的刻划研究，采用的刻划工具有维氏硬度压头和圆盘刀具。由于采用的刻划速度和载荷不同，在试件表面上会产生塑性划痕、裂纹(包括中位裂纹、横向裂纹、表下层裂纹)及碎屑。J．H．Giovanola和I．Finnie针对3种玻璃(钠钙玻璃、掺铅玻璃和熔融石英玻璃)研究了运用切削金属的方法来切削玻璃的可能性。切削熔融玻璃的尝试均告失败，而钠钙玻璃、掺铅玻璃却显示出明显的可行性。实验使用前角为－30°的半圆弧形金石刀具，切削宽度和切削深度分别为100μm和1．6μm，最后得到了凹面为锯齿状的紧密型切屑。应当看到，微量切削本身的实用价值有限。玻璃是一种高度脆性的材料，只有微塑性，真正要像金属材料那样进行高效率的切削加工，主要问题是容易引起材料的破碎，使得切削表面质量太差。50年代，久本方采用普通刀具进行车削实验。存在的问题就是加工表面太差，大大影响了玻璃切削加工在实际中的应用。针对玻璃脆性大的特点，R．Brehm和S．Walters将玻璃加热，然后进行车削。实验表明，选择适当的条件加热切削玻璃可以得到带状切屑和透明的加工表面。这一技术可以用来加工消球差透镜。但致命的缺陷是加热后玻璃中存在残余应力，影响了光学仪器的光学性能。在实际应用中，许多学者研究了玻璃的切割问题。B．I．Polrass等为了分析玻璃的切割过程，对刀具作用下平板玻璃内的应力分布进行了研究。E．I．Ovchinnikova等则研究切割平板玻璃时，刀具角度及载荷的最佳参数可产生垂直贯穿的裂纹，得到良好的切边质量。对在常温下利用玻璃的脆性进行高效率高质量的切削加工的研究，周泽化等人一方面探讨玻璃的二维切削机理，另一方面进行三维切削实验。第一步作了近似于二维切削的楔形压头边位印压实验，发现边位印压时试件中的裂纹形态与切削深度有着十分紧密的依随性。第二步作了玻璃的二维切削静态显微实验，研究材料去除以及加工表面形成的过程和机理。结论是：玻璃切削不是连续而是一个间断的过程，在二维切削中，材料主要是以脆性破碎的形式被切除，破碎不断变化。由此提出了两个玻璃切削模型和一个玻璃切削过程的模型。用这三个模型可以较好的解释玻璃车削中加工表面粗糙度：切屑形态、切削力、刀具磨损等现象。第二步进行了三维的外圆车削实验。设计了大圆孤刃车刀。用这种车刀，可以大切深地进行切削，而表面粗糙度保持很小。这主要是因为圆孤切削刃上靠外部分的主偏角较小，切削厚度大，大规模切除材料而不致使切削力过大；而靠近刀尖部分主偏角很小，所以实际切削厚度很小，在正常切削条件下，理论上为微米级，故不可能引起大规模的材料破碎，从而保证较好的加工表面质量。扫描电镜观察用这种刀具切削的玻璃表面，发现有很多光滑塑性刀痕，说明是刻划或微量切削的结果。在普通车床上加工，玻璃表面粗糙度可达0．68μm，小于精磨表面粗糙度。这种刀具的主要问题是磨损过快，需要用硬度极高的材料。在玻璃切削加工中，玻璃钻孔是一种比较成熟的加工技术。正因为切削加工所特有的优势，玻璃钻孔广泛得到了应用。切削加工方法对于玻璃等高度脆性的零件制造极有前途。当然玻璃切削过程中的各种物理现象还缺乏全面深入的研究，需要作动态的观察，切削裂纹形态还没有参数化的描述，刀具参数、切削用量、切削介质、玻璃的力学物理性能对切削裂纹、切削表面形貌特征、切屑形态、切削力、切削温度及刀具磨损的影响还没有较深刻的了解，对切削力的静态动态特性及其与切削表面形貌特征、切削温度、刀具磨损的关系，尚未见有任何研究，脆性破碎切除和微量塑性切除及无切屑刻划的临界问题，以及它们引起的切削表面下层材料的材质、力学性能、物理性能的变化和这些变化对整个光学零件光学性能的影响等问题更有必要作细致的深入研究。另一方面，玻璃切削加工技术若要在实际中推广应用同样还有很多的工作要做。【参考文献】：1 Law B R J．Appl．Phys，1968，392 Law B R，et al．J．Mater．Sci，1975，103 Swain M V．Proc Roy Soc．Lond，1979，A336：5754 Swain M V．Glass Technol，1981，225 Velkamp J D B，et al．Fract．Mech．Ceram，1987，36 曾志新，周泽华．华南理工大学学报，1989，17(4)7 Zheng Hanqing，et al．Proc of 5th International Manuf Conference in Chin，1991，A 2808 曾志新，周泽华．机械工程学报，1992，28(1)(华南理工大学周泽华、广东机械学院郑汉卿撰) |
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