精細切削加工主要是指對零件尺寸在1mm 以下、加工精度為0. 01 ~0. 001mm 的微細尺寸零件的加工； 微細切削加工是指對尺寸在1μm 以下的微細零件的加工；超微細切削加工是指對微細度為1nm 以下的零件進行的加工。
1. 影響超微細切削加工的主要因素
（1） 單位切削力的影響 實現(xiàn)超微細加工的物理實質(zhì)是切斷材料分子、原子間的結(jié)合， 實現(xiàn)原子或分子的去除， 因此切削力必須超過晶體內(nèi)部的分子、原子結(jié)合力。當背吃刀量和進給量極小時， 單位切削面積上的切削力將急劇增大， 單位切削力將非常大， 同時產(chǎn)生很大的熱量， 使刀刃局部區(qū)域的溫度升高， 直接影響到切削加工的正常進行。
（2） 材料微量加工特性的影響 材料的去除過程不僅取決于切削刀具， 同時也嚴格受制于被加工材料本身。超微細切削加工材料的選擇以納米級的表面質(zhì)量為前提， 稱為材料的“微量加工性” （ 可用表面粗糙度及在某一加工距離上對刀具磨損的可忽略性來定義） .影響材料微量加工性的因素包括被切削材料對金剛石刀具的內(nèi)部親合性（ 化學反應(yīng)） , 材料本身的晶體結(jié)構(gòu)、缺陷、分布和熱處理狀態(tài)等（ 如多晶體材料的各向異性對零件加工表面完整性具有較大影響） .
（3） 刃口圓弧半徑對超微量切削厚度的限制 刀具刃口半徑限制了其zui小切削厚度， 刀具刃口半徑越小，允許的zui小切削厚度也越小。公式hmin = （ 0. 165 ~0. 246） ρ給出了一般情況下超微細切削中刀具刃口半徑和其可加工zui小切削厚度的關(guān)系； 目前常用的金剛石刀具的刀刃鋒利度約為ρ= 0. 2 ~0. 5μm, zui小切削厚度可達0. 03 ~0. 15μm; 經(jīng)過特殊刃磨的刀具可達ρ=0. 1μm, zui小切削厚度可達0. 014 ~0. 026μm.若需加工切削厚度為1nm 的工件， 刀具刃口半徑必須小于5nm,而目前對這種極為鋒利的金剛石刀具的刃磨和應(yīng)用都非常困難。
（4） 刀具的磨損和破損 由于金剛石刀具存在微磨損， 在切削一段時間后， 刀具磨損會逐漸加劇， 有時甚至會突然惡化。金剛石刀具的失效有兩種形式： 崩刃和磨損。金剛石刀具的機械磨損和微觀崩刃是由刀刃處的微觀解理造成的， 其磨損的本質(zhì)是微觀解理的積累。累積的金剛石刀具磨損主要發(fā)生在刀具的前、后刀面上，在經(jīng)過數(shù)十萬米的切削長度之后， 這種磨損變?yōu)閬單⒚准壞p。由于氧化、石墨化、擴散和碳化的作用， 金剛石刀具也會產(chǎn)生熱化學磨損。崩刃是當?shù)毒呷锌谏系膽?yīng)力超過金剛石刀具的局部承受力時發(fā)生的， 是zui難預(yù)測和控制的損傷， 而且對加工表面質(zhì)量的影響比前、后刀面磨損的影響要大。降低切削溫度可有效減少刀具磨損。此外， 在充滿飽和碳氣體中進行切削也可抑制金剛石刀具的碳化作用。
（5） 切削過程中的微振動 工件表面形貌是由于刀具的輪廓映射到工件上的結(jié)果， 因此加工表面粗糙度由刀具和工件之間相對運動的精度及刀具刃口形狀決定。微細切削時， 由于背吃刀量常常小于材料的晶粒直徑，所以相當于對一個個不連續(xù)體進行切削。這種微觀上的斷續(xù)切削及機床的動特性會引起切削過程中的微振動。 微細切削中的微振動對加工表面質(zhì)量的影響也不容忽略。
（6） 積屑瘤對加工過程的影響超 微細切削時， 積屑瘤的影響不容忽視。
積屑瘤影響切削力和切削變形，冷焊在刀刃上的積屑瘤還會影響加工表面粗糙度。除刀刃的微觀缺陷對積屑瘤的產(chǎn)生有直接影響外， 切削速度和進給量對積屑瘤產(chǎn)生的影響也是顯而易見的。微細切削時， 在所有切削速度范圍內(nèi)都有積屑瘤存在， 但切削速度的大小將影響積屑瘤的高度， 切削速度越低， 積屑瘤越高 ; 進給量越小， 積屑瘤也越高.
2. 解決措施及方法
要解決上述因素對超微細切削加工的影響， 加工時可采取以下技術(shù)措施及方法：
（1） 正確選用刀具材料 針對超微細加工單位切削力非常大， 產(chǎn)生大量熱量， 使得刃尖區(qū)域溫度很高的特征， 在加工時必須選用符合要求的刀具， 所選用刀具材料需具備耐磨、耐熱、高溫硬度高、高溫強度好的特性， 在超微細加工中， zui常用的是金剛石刀具。
（2） 合理選擇工件材料 為了提高超微細加工表面質(zhì)量， 應(yīng)合理選擇工件材料。選擇微量加工性較好的工件材料（ 如非晶體材料或擁有精細晶粒結(jié)構(gòu)的材料） 可以得到加工表面完整性較好的工件表面。
（3） 減小刃口圓弧半徑 用金剛石刀具超精密切削加工有色金屬和非金屬材料， 能獲得ra = 0. 02 ~0. 002μm 的鏡面， 精細研磨刀具后可切出厚度達1nm 的切屑。目前金剛石刀具的刃口質(zhì)量主要靠在旋轉(zhuǎn)的鑄鐵盤上對金剛石刀具刃口進行精細研磨、拋光獲得， 而采用離子束加工及化學拋光加工可使被加工刀具具有亞微米級的形狀精度。
（4） 采用斜角切削斜角切削 可以增大實際切削前角， 減小切削刃圓弧半徑及極限zui小切削厚度， 從而實現(xiàn)超薄切削和微細切削。微細切削時， 刃傾角的選擇需綜合考慮金剛石刀具晶面的選擇及刃磨。
（5） 選擇適當?shù)牡毒咔?、后刀?天然金剛石具有硬度高、耐磨性強、高溫強度高、導(dǎo)熱性好、與有色金屬間的摩擦系數(shù)低和能磨出極鋒利的刀刃等一系列優(yōu)異特性。因此， 雖然天然金剛石價格昂貴， 但仍是不可替代的超微細切削刀具材料。
金剛石晶體具有強烈的各向異性， 因此金剛石刀具前、后刀面的晶面選擇顯得尤為重要。通常用作刀具前、后刀面的金剛石晶面為（ 1 0 0 ） 晶面和（ 1 1 0 ）晶面。用摩擦系數(shù)小的（1 0 0） 晶面作為刀具的前、后刀面， 可減小切削變形， 減小刀具后刀面與加工表面間的摩擦及加工表面的殘余應(yīng)力。
同時， 用（ 1 0 0） 晶面作為刀具的前、后刀面， 耐磨性好， 刀刃的微觀強度高， 不易產(chǎn)生微觀崩刃， 這對于保持刀刃鋒利度， 延長刀具使用壽命非常有利。
（6） 保證穩(wěn)定的機床動特性和加工環(huán)境 要實現(xiàn)超微細切削， 合理選擇機床的動特性和保持加工環(huán)境的穩(wěn)定性也非常重要。加工機床應(yīng)配備高精度的微量進給裝置， 能夠?qū)崿F(xiàn)、穩(wěn)定、可靠和快速的微位移； 同時要求加工應(yīng)具備超穩(wěn)定的加工環(huán)境， 以保證加工過程在嚴格的恒溫、恒濕、防振及超凈條件下進行， 盡可能減小微振動對加工表面質(zhì)量的影響。
（7） 降低切削溫度 由于切削用量通過切削溫度的變化來影響刀具積屑瘤高度， 因此使用切削液降低切削溫度是抑制積屑瘤、減小刀具磨損的有效措施。
3. 結(jié)語
超微細切削是一種微觀斷續(xù)切削， 單位切削力大，工件加工表面質(zhì)量受多種因素制約， 切削加工過程復(fù)雜。本文通過對切削時zui小切削厚度和刀具刃口圓弧半徑關(guān)系的量化， 提出了選擇微量切削性好的工件材料、采用斜角切削、精細研磨刀具、減小刀具刃口圓弧半徑、選擇合適的金剛石晶面作為刀具的前、后刀面以及降低切削溫度等實現(xiàn)超微細切削加工的技術(shù)措施， 同時指出， 高精度的機床和超穩(wěn)定的加工環(huán)境也是實現(xiàn)超微細切削的一個重要條件。（文章來源：中國金屬加工在線）