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單晶金剛石刀具刃磨特點(diǎn)


  由于單晶金剛石本身的物理特性,切削時(shí)不易黏刀及產(chǎn)生積屑瘤,加工表面質(zhì)量好,加工有色金屬時(shí),表面粗糙度可達(dá)Rz0.1~0.05μm。金剛石還能有效地加工非鐵金屬材料和非金屬材料,如銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷、未燒結(jié)硬質(zhì)合金、各種纖維和顆粒加強(qiáng)復(fù)合材料、塑料、橡膠、石墨、玻璃和各種耐磨木材(尤其是實(shí)心木和膠合板、MDF等復(fù)合材料)。
超精密加工中,單晶金剛石刀具的兩個(gè)基本精度是刀刃輪廓精度和刃口的鈍圓半徑。要求加工非球面透鏡用的圓弧刀具刃口的圓度為0.05μm以下,加工多面體反射鏡用的刀刃直線度為0.02μm;刀具刃口的鈍圓半徑(ρ值)表示了刀具刃口的鋒利程度,為了適應(yīng)各種加工要求,刀刃刃口半徑范圍從20nm~1μm。
單晶金剛石刀具的晶面選擇
金剛石晶體屬于平面立方晶系,由于每個(gè)晶面上原子排列形式和原子密度的不同以及晶面之間距離的不同,造成天然金剛石晶體的各向異性,因此金剛石不僅各晶面表現(xiàn)的物理機(jī)械性能不同、其制造難易程度和使用壽命都不相同,各晶面的微觀破損強(qiáng)度也有明顯差別。金剛石晶體的微觀強(qiáng)度可用Hertz試驗(yàn)法來測(cè)定,由于金剛石是典型的脆性材料,其強(qiáng)度數(shù)值一般偏差較大,主要依賴于應(yīng)力分布的形態(tài)和分布范圍,因此適合用概率論來分析。當(dāng)作用應(yīng)力相同時(shí),(110)晶面的破損概率最大,(111)晶面次之,(100)晶面產(chǎn)生破損的概率最小。即在外力作用下,(110)晶面最易破損,(111)晶面次之,(100)最不易破損。盡管(110)晶面的磨削率高于(100)晶面,但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,(100)晶面較其它晶面具有更高的抗應(yīng)力、腐蝕和熱退化能力。結(jié)合微觀強(qiáng)度綜合考慮,用(100)面做刀具的前后刀面,容易刃磨出高質(zhì)量的刀具刃口,不易產(chǎn)生微觀崩刃。
通常應(yīng)根據(jù)刀具的要求來進(jìn)行單晶金剛石刀具的晶面選擇。一般來說,如果要求金剛石刀具獲得最高的強(qiáng)度,應(yīng)選用(100)晶面作為刀具的前、后刀面;如果要求金剛石刀具抗機(jī)械磨損,則選用(110)晶面作為刀具的前、后刀面;如果要求金剛石刀具抗化學(xué)磨損,則宜采用(110)晶面作刀具的前刀面,(100)晶面作后刀面,或者前、后刀面都采用(100)晶面。這些要求都需要借助晶體定向技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
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