超精密切削與金剛石刀具-免費(fèi)閱讀
【正文】 ? 精研 ： 金剛石刀具制造的關(guān)鍵工序 ， 如何使刀刃鋒利， 微粉的粒度很細(xì) 。 ? (100)晶面摩擦系數(shù)低于 (110)面 （ 圖 225） 。 ? 前角 、 后角： 一般較小 ， 以增加刀具切削部分強(qiáng)度 。在距離大的（ 111）面之間，只需擊破一個(gè)共價(jià)鍵就可以劈 。 ? (110)晶面 ， 磨削率有兩個(gè)峰值 。 ◎ （ 100）與（ 110）面網(wǎng)的面間距分布均勻；（ 111）面網(wǎng)的面間距較大。 ? 采用單晶金剛石刀具， 在超精密車床上可實(shí)現(xiàn)鏡面加工 ，目前，金剛石刀具可以實(shí)現(xiàn)切削厚度為納米級(jí)的連續(xù)穩(wěn)定切削。 CVD金剛石刀具的種類 ? CVD金剛石刀具可制成兩種形式 。 金剛石的物理力學(xué)性能 硬 度 6000～ 10000 (隨晶體方向和溫度而有所差別 ) WC： 2400 Al2O3： 2200 TiC: 3200 SiC: 3500 CBN： 6000～ 8500 抗彎強(qiáng)度 210～ 490 MPa 抗壓強(qiáng)度 1500～ 2500 MPa 彈性模量 (9～ ) 1011 N/m2 導(dǎo)熱系數(shù) (2～ 4) W/() 和鋁合金和黃銅 之間的摩擦系數(shù) ～ 開始氧化溫度 900～ 1000K 人造金剛石的制備工藝 (a) 人造單晶金剛石的制備 (b) 聚晶金剛石的制備 石墨 +觸媒劑 金剛石單晶粉 高溫高壓 金剛石單晶粉 +結(jié)合劑 PCD聚晶 高溫高壓 人造金剛石的制備工藝 聚晶金剛石 (PCD)刀具 ? PCD是通過(guò) 金屬結(jié)合劑 (如 Co、 Ni等 )將金剛石微粉聚合 而成的多晶體材料 。 金剛石刀具 單晶金剛石刀具 天然單晶金剛石刀具 人造單晶金剛石刀具 多晶金剛石刀具 PCD刀具 CVD金剛石刀具 CVD金剛石薄膜涂層刀具 金剛石厚度膜焊接刀具 金剛石刀具 ? 極高的硬度和耐磨性 ： 硬度達(dá) HV10000，是自然界最硬的物質(zhì)，具有極高的耐磨性，天然金剛石耐磨性為硬質(zhì)合金 80120倍，人造金剛石耐磨性為硬質(zhì)合金 6080倍 。 ? 刀具磨損 ： 車刀 1磨損慢 ， 車刀 2磨損快 。 二、金剛石刀具晶面選擇對(duì)切削變形 和加工表面質(zhì)量的影響 金剛石晶體的摩擦系數(shù) ? 以波谷最低值比較 ， (100)晶面的摩擦系數(shù)最低 ，(110)晶面的摩擦系最高 。 ? 超精密切削最小切削厚度 與 刀具 、 鋒銳度 、 工件材料 、 機(jī)床特性 、 切削環(huán)境 等因素有關(guān) 。 此臨界值的大小與刀刃鋒銳度有關(guān) （ 刃口半徑 、 鈍園半徑 ） 。 ? 使用帶修光刃的刀具加工時(shí) ， 進(jìn)給量減小對(duì)表面粗糙度影響不大 。 超精密切削刀時(shí)積屑瘤的生成規(guī)律 超精密切削刀時(shí)積屑瘤的生成規(guī)律 ? 積屑瘤對(duì)切削力的影響 ? 積屑瘤越高 ， 切削力越大 ? 與普通切削正好相反 ， 普通切削時(shí) ， 積屑瘤可增大刀具前角 ， 從而使切削力下降 。 第二節(jié) 超精密切削刀具磨損與壽命 ? 金剛石刀具的壽命一般以 切削路程 (Km,公里 )表示 。 ? 切削速度對(duì)金剛石刀具的磨損影響很小 ， 切削速度不受刀具壽命的制約 。 ? 金剛石刀具的 晶體定向 問(wèn)題 。 ? 使用切削液 ， 可減小積屑瘤高度 ， 減小加工表面粗糙度 1. 切削速度的影響 ? 不同的切削速度 ， 均能得到表面粗糙度極小的加工表面 ， 切削速度對(duì)加工表面質(zhì)量的影響不顯著 。 ? 但是如果 ap太小 ， 擠壓嚴(yán)重 ， 切削困難 ， 加工表面粗糙度增加 。 4. 刀刃鋒銳度對(duì)加工表面硬化 、 組織位錯(cuò) 和殘余應(yīng)力的影響 ? ?越小 （ 刀刃越鋒利 ） ， 位錯(cuò)密度越小 、 加工硬化越小 。 ? (100)晶面的摩擦系數(shù)曲線有四個(gè)波峰和波谷 。 ? 車刀 1的 剪切角 大于車刀 2。 ? 沿 (111)晶面切削時(shí)： 切削力無(wú)明顯變化 。導(dǎo)熱系數(shù)高，切削熱容易散出，切削溫度低。 CVD金剛石刀具 ? CVD金剛石刀具是指用 化學(xué)氣相沉積法 (CVD)在異質(zhì)基體 (如硬質(zhì)合金等 )上合成金剛石膜制作的刀具 。 ? 由于這些零件材料 含硅量較高 (12%以上 )， 且為大批量生產(chǎn) ， 對(duì)刀具的壽命要求較高 ， 硬質(zhì)合金刀具難以勝任 ， 而PCD刀具的壽命遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金刀具 ， 是 硬質(zhì)合金刀具壽命的幾十甚至幾百倍 。 ? 超精密切削時(shí)能達(dá)到的極限最小切削厚度和金剛石刀具刀刃鋒銳度和被切材料的物理力學(xué)性能 有關(guān) 。 ? 耐磨性能可用 “ 磨削率 ” 表示：?jiǎn)挝惠d荷單位線速度下的磨削體積 。 3. 金剛石晶體研磨時(shí)摩擦系數(shù)的各向異性 ? 使用鑄鐵研磨金剛石： ? 各晶面摩擦系數(shù)不同 ? 同一晶面不同晶向摩擦系數(shù)也存在很大差別 ? 研磨時(shí) ， (110)晶面摩擦系數(shù)最大 ， (111)晶面摩擦系數(shù)最小 。 人造金剛石 第十一節(jié) 超精密加工金剛石刀具設(shè)計(jì)與制造 金
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