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（映維網(wǎng)?2021年12月06日）模制塑料光學(xué)元件，特別是變形和自由形式元件，幾乎完全依賴于模具和母版的單點(diǎn)金剛石車削。由于金剛石車削是一個確定性過程，它可以將機(jī)械和光機(jī)特性集成到相同的加工操作中，并保證與光學(xué)表面對齊。隨著慢速刀具伺服（STS）和快速刀具伺服（FTS）加工工藝的出現(xiàn)，金剛石車削非旋轉(zhuǎn)對稱光學(xué)表面和其他特征成為可能。

然而，當(dāng)表面在方位（旋轉(zhuǎn)）方向變得陡峭時，STS和FTS都受到刀具間隙的限制。大型間隙工具是解決問題的一種方法，但它們成本高昂，制造耗時，且邊緣脆弱，容易磨損和損壞。金剛石銑削是處理大方位角坡度的另一種可能性，但這通常是以減少與長周期相關(guān)的表面粗糙度和表面形狀誤差為代價。

在名為《Single-Point Diamond Turning of Features with Large Azimuthal Slope》的論文中，Meta介紹了一種利用具有垂直Y軸的金剛石車削機(jī)的多軸運(yùn)動，并通過傳統(tǒng)金剛石車削工具車來車削陡峭方位角斜坡的過程。

如圖1中的示例性圓柱透鏡所示，由于零件周邊附近的方位角坡度較大，金剛石工具的前間隙角不足以進(jìn)行常規(guī)STS或FTS操作。然而如圖2所示，如果刀具繞其軸線旋轉(zhuǎn)（平行于車削軸線），則可獲得方位方向上的額外前間隙。從本質(zhì)上講，這會導(dǎo)致使用一定的徑向間隙來交換方位間隙。盡管繞其軸旋轉(zhuǎn)刀具可以解決其前間隙面和表面之間的干涉問題，但這需要金剛石車削機(jī)（DTM）通常不可用的額外軸。

相比之下，除了傳統(tǒng)的X軸和Z軸外，如今大多數(shù)DTM具有（垂直）Y軸。利用這個附加運(yùn)動軸，可以通過添加Y軸運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)繞其軸旋轉(zhuǎn)刀具的效果。如圖3所示，通過圍繞車削軸旋轉(zhuǎn)刀具軌跡的插補(bǔ)或車削平面（與工件旋轉(zhuǎn)軸和刀具接觸點(diǎn)相交的平面），可以獲得操縱刀具間隙的額外自由度。

這個旋轉(zhuǎn)角度或傾斜角度因此增加了使用給定金剛石工具加工的可用表面坡度范圍。為了可視化傾斜角度如何影響刀具間隙，將刀具投影到徑向和方位切割平面上非常有用。圖4說明了方位角間隙如何受到負(fù)切削坡度前刀具間隙角和正坡度前刀面的限制。相反，如圖5所示，徑向間隙完全由刀具的窗口或半徑夾角決定。

當(dāng)向刀具添加傾斜角度時，其間隙在將旋轉(zhuǎn)刀具投影到徑向和方位切割平面后發(fā)生顯著變化，如圖6和圖7所示。

隨著程序化斜角的引入，金剛石車削切削力學(xué)可以發(fā)生顯著變化。斜交角原則上在機(jī)械加工中并非前所未有。例如木材行業(yè)，其幾個世紀(jì)以來都一直采用傾斜切割來幫助剪切端粒上的纖維。盡管刀具前角的t變化會影響自由形狀金剛石車削中的力和表面，但迄今為止，關(guān)于斜角度影響的數(shù)據(jù)相對較少。

結(jié)果表明，在前角和傾斜角的極端情況下，表面光潔度顯著降低。單從數(shù)據(jù)中得出的關(guān)鍵是，所述技術(shù)在大范圍的前角和斜角上產(chǎn)生良好的表面光潔度，表明這種金剛石車削技術(shù)可用于廣泛的用例。

極端前角和傾斜角下表面光潔度下降的兩個主要驅(qū)動因素似乎是堆積邊緣的累積和高推力所引起的振動。對于所述極端情況，強(qiáng)化工具可能會產(chǎn)生更好的性能。

相關(guān)論文：Single-Point Diamond Turning of Features with Large Azimuthal Slope

通過引入利用現(xiàn)代金剛石車削機(jī)現(xiàn)有Y軸運(yùn)動的可編程傾斜角，團(tuán)隊證明使用慢速刀具伺服和快速刀具伺服進(jìn)行金剛石車削的非旋轉(zhuǎn)對稱表面類型可以獲得實(shí)質(zhì)性的收益。另外，利用金剛石工具運(yùn)動中新發(fā)現(xiàn)的自由度非常實(shí)際。這一事實(shí)證明，即使在傾斜和前角相對較大的情況下，良好的表面光潔度同樣是可能的。團(tuán)隊指出，至少對高磷鎳有效，而且其他材料肯定會有所變化，但需要加以探索。

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