超精密切削與金剛石刀具(存儲版)
【正文】 剛石刀具設(shè)計 ? 設(shè)計目標(biāo) ? 能否加工出超光滑表面 ？ ? 刀刃切削時間是否足夠長 ？ ? 設(shè)計內(nèi)容 ? 切削部幾何形狀設(shè)計 ? 晶面選擇 ? 結(jié)構(gòu)與固定方法 ? 研磨加工 金剛石刀具切削部幾何形狀 ? 金剛石刀具一般不采用主副切削刃相交為一點的尖銳刀尖 ， 而是帶有修光刃 。 ? 選擇時主要考慮： 耐磨性能 、 研磨難易程度 、 摩擦系數(shù) 、 刀刃強(qiáng)度 。 ? 研磨工具： 通常在 優(yōu)質(zhì)耐磨鑄鐵盤 上進(jìn)行研磨 ，要求表面平整 ， 不得有任何缺陷 。 。 ? 粘結(jié)或釬焊 — 使用無機(jī)粘結(jié)劑或其他粘結(jié)劑固定金剛石 ， 結(jié)合強(qiáng)度不高；使用 釬焊 ， 但是國外 高度保密 。 ? 一般選用 （ 100） 面或 （ 110） 面 ， 但是不選擇(111)晶面 。 ? X射線衍射 — 精度高 ， 費用高 ， X射線對人體有害 。 ? (100)晶面摩擦系數(shù)有 4個 好磨和難磨方向 ? (110)晶面摩擦系數(shù)有 2個 好磨和難磨方向 ? (111)晶面摩擦系數(shù)有 3個 好磨和難磨方向 2. 金剛石晶體各晶面的好磨和難磨方向 ? 高磨削率的方向： “ 好磨方向 ” ， 耐磨性低的方向。 1. 金剛石晶體各晶面的耐磨性能 ? 金剛石晶體具有強(qiáng)烈的各向異性 ， 不同表面 、 不同方向的摩擦系數(shù)差別明顯 ， 不同晶面耐磨性能不同 。 ? 可超精密加工許多零件 ， 如： 陀螺儀 、 激光反射鏡 、 天文望遠(yuǎn)鏡的反射鏡 、 紅外反射鏡和紅外透鏡 、 雷達(dá)的波導(dǎo)管內(nèi)腔 、 計算機(jī)磁盤 、 激光打印機(jī)的多面棱鏡 、 錄像機(jī)的磁頭 、 復(fù)印機(jī)的硒鼓 等 。 激光 金剛石膜 基體材料 (b) 激光切割 (a) 厚膜與基體材料 金剛石膜小塊 硬質(zhì)合金 (c) 厚膜單體小塊 (d) 釬焊成刀具或刀片 CVD金剛石厚膜刀具形成示意圖 特性 聚晶金剛石刀具 (PCD) 金剛石膜刀具 單晶金剛石刀具 材質(zhì)結(jié)構(gòu) 含粘結(jié)劑 純金剛石 純金剛石 耐磨性 隨金剛石顆粒大小而變 高于 PCD2～ 10倍 高于 PCD和金剛石膜 韌性 優(yōu) 良 差 化學(xué)穩(wěn)定性 較低 高 高 可加工性 優(yōu) 差 差 可焊性 優(yōu) 差 差 刃口質(zhì)量 良 優(yōu) 優(yōu) 適用性 粗加工、精加工 精加工 超精密加工 各種金剛石刀具的性能比較 金剛石刀具的應(yīng)用 ? 可用于加工 鋁合金 、 黃銅等有色金屬和某些非金屬材料 ，不能用于黑色 金屬材料 的加工 。 ? PCD原料來源豐富 ， 價格只有天然金剛石的十幾分之一 ， PCD應(yīng)用遠(yuǎn)比天然金剛石刀具廣泛 。 ? 刀刃非常鋒利 ： 金剛石切削刃可磨得非常鋒利，天然單晶金剛石刀具刀刃鈍園半徑可達(dá)納米，能進(jìn)行超薄切削和超精密加工 。 ? 沿 (110)晶面切削時： 切削力有 2個最大值 。 ? 車刀 1切下的 切屑變形 小于車刀 2。 舉例：金剛石刀具切削鋁合金 ? 我國現(xiàn)行金剛石刀具鋒銳度： nDxy rhFF 3 2 , m i n ??? ?nDxy rhFF 2 4 , m i n ??? ?nmrnmh nD 43,1m i n ???mr n ? ??? 可見 ， 如果要得到小的最小切削厚度 ， 就必須有小的刀具鋒銳度 ?（ 刃口半徑 ） 。 ? ?越小 （ 刀刃越鋒利 ） ， 切削力越小 。 ? 圓弧修光刃刀具加工表面質(zhì)量較高 ， 但是 ， 制造 、 刃磨復(fù)雜 ， 成本高 。 ? 積屑瘤的存在 ， 導(dǎo)致 切削厚度 增加 。 超精密切削刀具磨損與壽命 超精密切削刀具磨損與壽命 ? 實際生產(chǎn)中 ， 金剛石刀具的壽命達(dá)不到上述值 。 第 2章 超精密切削與金剛石刀具 鄧建新 山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2022年 9月 本科生專業(yè)課程 傳統(tǒng)切削加工方式 車刀和車削 鉆頭和鉆削
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