微细切削技术加工

钢是未来微细切削技术加工的对象

微细切削技术至今还局限于加工硅或非金属材料，而各种人工合成材料已经可用成形工艺进行加工(包括硬而脆的和软而韧的)，因此，下一步对钢的加工就显得很有必要。钢的微细切削加工研究在德国始于九十年代，至今仍处于研究阶段。其主要应用领域在工模具行业，模具的耐磨性是成形加工经济性的重要前提，尤其当模具的结构有很高的深度——宽度比时，其材料的抗弯强度对成形加工的可靠性有决定性的意义，有时甚至关系到是否能够成形。
钢的微细切削不能用金刚石刀具，主要用硬质合金立铣刀。硬质合金是由很多晶粒组成的烧结体，其晶粒的大小决定刀刃的微观锋利程度。因此，不能加工出像用金刚石刀具所获得的表面质量，但由于价格低并能加工钢，因此目前仍然是对钢进行微细切削的主要数控刀具。
为了有锋利的刀刃，通常采用钨钴类的超细颗粒硬质合金。超细颗粒硬质合金刀具的晶粒尺寸为0.5～1.0µm，其切削刃圆弧半径为几微米。
为了开发钢的微细切削技术，德国卡鲁斯厄大学的机床和制造技术学院首先进行了硬质合金圆盘铣刀的试验，刀具宽度为0.15mm。用铣刀作十字交叉的切削，工件硬度为52HRC的调质钢，加工出了高1mm、截面0.2×0.2mm²的一排排作为合成材料或粉末注射材料模具的棱柱。
适合微细切削的硬质合金带柄铣刀在工业上已被广泛采用，有涂层的和不涂层的，最小直径为0.1mm，个别工具制造商可生产直径为50µm的铣刀。
为避免刀具意外的折断和提前磨损，在加工像钢这样的硬材料时，要注意加工过程的安全和机床的平稳，所以要求机床具有足够的刚性和动态性能，采用高的切削速度和中等的每齿进给量，以保证刀具的切入。
硬质合金微型铣刀的制造存在着一些难题，即除了要在不均质的刀具材料上加工出锋利的刃口外，还要对直径为零点几毫米的铣刀进行磨削，使之承受磨削力的作用，为解决这一难题，可选择一种不产生切削力的加工方法(如激光加工)。用铣削的方法可加工出形状复杂的表面，也可加工用工具钢制造的100µm以下的零件，如在硬度为55HRC的模具钢上直接铣制加工一个微型汽车(1:160)的轮壳模具，其表面粗糙度达RZ=0.5µm，成形表面达镜面光洁度，注射成形后的零件不必再进行后续加工。
磨削是专门用于硬而脆的材料的加工，使微型元件能用玻璃、陶瓷、硅或硬质合金制造。目前用于硅片切割的零点几毫米宽的砂轮已商品化，通常用经镀镍或铬的金刚石磨料作砂轮的材料，最近还开发了CVD涂覆金刚石的硬质合金成形砂轮。与刀具相似，砂轮也有用作成形砂轮的盘状砂轮和通用性很好的指状砂轮，后者可加工微细的任意形状表面，目前在研究部门使用的指状砂轮的最小直径为50µm。