| 随着切削技术的进步，精密加工发生了巨大变化。即使在处理纳米级微细形状及表面粗糙度的加工中，比0.1µm(100nm)还小的“超微精密”的切削加工也成为可能，镜面加工已经变为了现实。 |
ink media=screen href="http://e-cuttech.com/magiczoomplus.css" type=text/css rel=stylesheet>随着切削技术的进步，精密加工发生了巨大变化(图1)。即使在处理纳米级微细形状及表面粗糙度的加工中，比0.1µm(100nm)还小的“超微精密”的切削加工也成为可能，如图2所示的镜面加工已经变为了现实。这一精度并不是在切削加工后进行抛光才实现的。与抛光相比，通过切削反而更能获得平滑的表面。以往的常识正在被颠覆。而表面粗糙度的定义包括算术平均精度Ra及最大高度Ry等。均利用对一定线段区间(基准长度l)的凹凸进行测定的结果(不包括大的起伏)进行计算。单位为mm、µm等(长度)。Ra是对平均高度起的峰谷的高低绝对值进行积分后除以l得到的数值，Ry是最高点(峰)与最低点(谷)的高度差。Pv是连同大的起伏考虑在内的最大谷深。
图1 超微精密加工的精度普通加工中心(MC)的精度为10µm左右，
而能够进行比100nm更精细的“超微精密加工”的MC也已亮相。
图2 对能够映出倒影的表面进行切削加工的示例由沙迪克
(Sodick)进行。(a)为半径为2mm的半球面的切削示例，材
质为不锈钢种类之一的“STAVAX”(HRC54)、加工时间为每
凹坑40分钟。按照①→②→③→④的顺序进行加工。机床使
用的是“AZ150”，面粗糙度Ra为7～8nm。(b)为平面的切削
示例，材质与模具钢SKD11相当(HRC60)，面粗糙度Ra为6.0nm。
精密加工被公认为在电子、光、能源及医疗等多种领域实现产品的小型化、高功能化及节能化时所共同需要的技术。以生产发光二极管(LED)用透镜为目的的模具制造、医疗及生命科学设备中的微细液体流路的形成，以及硬盘(HDD)的流体轴承部件的内径切削等就是其中的典型案例。要实现这些加工，必须积累多方面的技术，只依靠市售装置及系统的话很难实现。日本拥有世界顶级水平的生产技术，具有向精密加工迈进的前提条件。 在实现精密加工时，有纳米压印、激光加工及放电加工等多种方法可供使用，而飞速进步的高速切削如今也成为了有力选项。通过切削可实现的加工精度得到飞跃性提高，可获得面粗糙度为一位数纳米级(Single Nano)的高精细切削表面的加工中心(MC)也已亮相。 运用高速切削技术
基于高速切削的精密加工要求使用可使小直径刀具的特性得到充分发挥的切削方法。最有效的是在刀具浅切入状态下，以超过10万转每分钟的高速使主轴旋转来进行切削的方法。 只将刀具浅切入的话，尽管加工面粗糙度得到提高，但每片刀刃进行1次切削(1片刀刃旋转1圈)所能去除的切屑的容积就会减少，使刀具的移动距离变长，从而需要很时间才能完成加工。不过，除旋转速度外还提高进给速度的话，便可增加单位时间的切削次数和加工距离，从而缩短时间。 另外，通过浅切入和高速旋转可以更薄地剥除切屑，因此还有望降低切削阻力。所以，刀具的磨损会由此降低，即使是刚性低的小直径刀具也可实现良好的加工。总之，要想实现精密加工，其关键就在于如何有效实现利用高速旋转、浅切入及高进给速度的高速切削。 减轻刀具负担的高速切削
高速切削(高速车铣)是一种使刀具高速旋转，将切入深度控制在较浅水平，并高速进给的切削方法。虽然直到上世纪90年代前半叶，其实际切削速度(周速，也即刀具切屑刃与被切削材料间的相对速度)尚不足100m/min，但当时已经清楚的是，将切削速度提高至100～400m/分钟的话，反而会使切削阻力降低，从而减少刀具的磨损及热影响(图3)。至于提高切削速度后切削阻力会降低的原因，估计就在于切屑的厚度有所变薄。 图3 立铣刀切削的刀具寿命曲线日本理化学研究所的研究结果。
切削速度过低的话，切削阻力反而会变大，使刀具寿命缩短。
由此便出现了利用小直径刀具，在刀具切屑刃负担较小的条件下，进行从最初到最后不更换刀具的切削，由此获得良好的加工面粗糙度的方法。另外，该方法还可实现原来公认较难的、对淬火后的钢材进行切削的加工。因此，在模具加工中，以往在切削后进行热处理，并通过放电加工及研磨加工进行精修的工序，基本上只靠切削即可完成。
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