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鄭州晶品超硬工具有限公司
工廠：鄭州市中原西路竹川工業(yè)區(qū)
運(yùn)營(yíng)：鄭州市明理路266號(hào)木華廣場(chǎng)
電話：0371-5600 9088
官微：晶品工具
郵箱：zjp@zzjpgj.com
聯(lián)系人：鄭先生 朱女士
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超精密切削是超精密加工中的一個(gè)重要領(lǐng)域，它是一項(xiàng)內(nèi)容廣泛的新技術(shù)。使用精密的單晶金剛石刀具加工有色金屬和非金屬，能夠直接切出超光滑的加工表面，這樣就可以取代超精密磨削等精加工工序，極大的提高加工效率，同時(shí)也可以保證加工精度和加工表面質(zhì)量。近些年來(lái)，單晶金剛石刀具已經(jīng)深入到機(jī)械加工的各個(gè)領(lǐng)域，起著越來(lái)越重要的作用。
金剛石的硬度大，耐磨性好，使得金剛石成為理想的刀具材料，但是與此同時(shí)也給單晶金剛石刀具的研磨帶來(lái)了極大的困難。
天然單晶金剛石刀具的刃磨特點(diǎn)
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(lái)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(lái)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(lái)進(jìn)行單晶金剛石刀具的晶面選擇。一般來(lái)說(shuō)，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(lái)實(shí)現(xiàn)。
金剛石刀具的定向方法
目前，晶體定向主要有三種方法：人工目測(cè)晶體定向、激光晶體定向和X射線晶體定向。
�。�1）人工目測(cè)晶體定向
人工目測(cè)是根據(jù)天然晶體外部幾何形狀、表面生長(zhǎng)、腐蝕特征及各晶面之間的幾何角度關(guān)系，憑借操作者長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)觀察和試驗(yàn)所做的粗略晶體定向。該方法簡(jiǎn)單、易行、不需要借助設(shè)備，但定向結(jié)果準(zhǔn)確性差，對(duì)操作者經(jīng)驗(yàn)要求高，且對(duì)于經(jīng)過(guò)加工、失去了天然單晶晶體特征的刀具就無(wú)法再進(jìn)行人工目測(cè)定向。
�。�2）激光晶體定向
激光晶體定向是用相干性較好的激光照射到金剛石晶體表面上，在不同結(jié)晶方向上表面存在的在生長(zhǎng)過(guò)程中形成的形狀規(guī)則的晶面晶紋和微觀凹坑被反射到屏幕上形成特征衍射光圖像。但實(shí)際上因受到外界干擾因素，自然形成的規(guī)則晶面晶紋和微觀凹坑往往不明顯或根本無(wú)法觀察到。因此這種晶體在定向之前，要經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)娜斯じg，以形成特征形貌。
�。�3）X射線晶體定向金剛石對(duì)稱型為3L44L36L29PC,用X射線照射金剛石，旋轉(zhuǎn)裝金剛石的卡具，使金剛石的4次、3次或2次對(duì)稱軸和射入x光束方向重合，出現(xiàn)對(duì)稱衍射圖像。
由于X射線的波長(zhǎng)接近晶體的晶格常數(shù)，當(dāng)X射線透過(guò)晶體或從晶體表面反射回來(lái)時(shí)，會(huì)發(fā)生衍射。利用這個(gè)原理已開發(fā)有專用的X射線晶體定向儀。這種晶體定向方法精度高，但是因X射線對(duì)人體有一定的危害，在使用時(shí)需注重對(duì)操作人員的保護(hù)。
金剛石刀具的晶向選擇
金剛石各向異性，因此不但各晶面的硬度、耐磨性不同，就是同一晶面不同方向的耐磨性也不同。如果晶向選擇不當(dāng)，即使晶面選擇正確，刃磨效率也會(huì)大大降低。同時(shí)由于金剛石晶體的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度大5～7倍，所以在刃磨過(guò)程中要選擇晶面的易磨方向，同時(shí)刃口要迎著刃磨砂輪線速度的正方向（即采取逆磨），以保證刃磨效率并減小刃口的微觀解理程度。
金剛石刀具的研磨
研磨包含粗磨與精磨，粗磨時(shí)應(yīng)選擇晶體的易磨方向；金剛石刀具的粗磨與研磨方向、研磨速度以及壓力、所用的金剛石微粉粒度等有關(guān)。
金剛石刀具的磨、破損
金剛石刀具的磨損機(jī)理比較復(fù)雜，可分為宏觀磨損和微觀磨損，前者以機(jī)械磨損為主，后者以熱化學(xué)磨損為主。常見(jiàn)的金剛石刀具磨破損形態(tài)為前刀面磨損、后刀面磨損和刃口崩裂。在單晶金剛石刀具刃磨過(guò)程中，需要其磨損以刃磨出滿足要求的刀具，但若產(chǎn)生了不需要的磨損就可能損傷已經(jīng)刃磨好的前、后刀面。而刃口崩裂(即崩刃)是在刃口上的應(yīng)力超過(guò)金剛石刀具的局部承受能力時(shí)發(fā)生的，一般是由金剛石晶體沿（111）晶面的微觀解理破損造成的。在超精密加工中，金剛石刀具的切削刃鈍圓半徑比較小，其本身又屬于硬脆材料，同時(shí)由于其各向異性且（111）面易發(fā)生解理，隨著振動(dòng)和砂輪砂粒對(duì)刀具刃口的沖擊作用，故常常會(huì)伴隨產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象。 |
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