金剛石刀具刃磨工藝方法及其刃口檢測技術(shù)的發(fā)展

金剛石刀具刃磨工藝方法及其刃口檢測技術(shù)的發(fā)展

在先進的加工中，影響加工表面質(zhì)量的主要因素是詳細的床部和穩(wěn)定的加工環(huán)境。高質(zhì)量的鉆石刀也是其中之一。由于金剛石刀具加工技術(shù)涉及航空、航天等國防機密,世界各國都對此絕對保密,國內(nèi)外對此技術(shù)實質(zhì)性的論述鮮有報道。目前國外高精度圓弧刃金剛石刀具刃磨水平已能使120°圓弧范圍內(nèi)的圓輪廓度不大于0.1μm,而60°圓弧范圍內(nèi)的圓輪廓度不大于0.05μm,如英國Contour公司生產(chǎn)的金剛石刀具輪廓度可以小于50nm;日本金剛石刀具生產(chǎn)已標準化1鉆石研磨和晶態(tài)定向技術(shù)金剛石晶體具有各向異性,不同的晶面晶向具有不同的物理機械性能(1)晶面的確定優(yōu)質(zhì)規(guī)整的天然金剛石晶體可用目測法進行各晶面的確定。但這種方法只能作粗略的晶體定向,定向精度較低,且可重復(fù)性差,一般在初次定晶面時采用。(2)x-ct晶面及x-射線衍射圖案1988年8月,在新加坡舉行的關(guān)于先進制造技術(shù)專題的CIRP國際研討會上,日本OsakaCity大學(xué)Uegami等X射線晶體定向原理如下:一定波長的X射線透過金剛石晶體,光子將能量傳給晶體內(nèi)的原子,促也較使晶體內(nèi)原子振動而對X射線產(chǎn)生不同方向的反射,引起不同方向光強的變化,在光強增加到一定程度的方向會產(chǎn)生衍射圖案。根據(jù)金剛石不同晶面上具有不同的網(wǎng)面密度(即原子數(shù)量不同),對X射線產(chǎn)生反射所形成的光強分布就會不同,最后得到的衍射圖案不同來定向。此種定向方法精度較高,可對金剛石晶體進行重復(fù)定向,可重復(fù)性好,缺點是儀器設(shè)備昂貴,且X射線對人體有害,操作時需用防護設(shè)施。(3)生不同的衍射圖案激光定向法是金剛石晶體定向的新方法,也是利用金剛石的不同晶面對激光照射會產(chǎn)生不同的衍射圖案的原理來定向的。根據(jù)這一工作原理所制成的激光定向儀結(jié)構(gòu)示意圖見圖1相比X射線晶體定向法,激光晶體定向法具有操作安全、設(shè)備價格較低的優(yōu)點,且定向精度也比較高。一般來說,如果要求金剛石刀具獲得最高的強度,應(yīng)選用(熱化學(xué)拋光法金剛石刀具刃磨工藝方法是獲得刃口鋒利、表面粗糙度值小、刃口鋸齒度小的金剛石刀具的關(guān)鍵。目前見諸于文獻的金剛石刀具刃磨工藝方法有如下(傳統(tǒng)的機械研磨方法由于磨盤轉(zhuǎn)速高,正壓力大,研磨時的摩擦力大,故研磨效率高。但由于這種研磨方法具有不連續(xù)的沖擊作用,得到的金剛石刀具鋸齒度和變質(zhì)層厚度較大,表面粗糙度值(((熱化學(xué)拋光效率取決于碳原子的擴散速率,影響因素有溫度、正壓力、磨盤轉(zhuǎn)速等。該方法可使金剛石刀具表面粗糙度值(((圖(化學(xué)拋光和光整是將坩堝中的KNO((上述切削刀匹圓半徑的檢測方法刃磨后的金剛石刀具刃口及刀面質(zhì)量將直接影響被加工零件表面質(zhì)量完整性。如切削刃鈍圓半徑目前國際上最流行的測量金剛石刀具切削刃鈍圓半徑的方法是掃描電子顯微鏡法(scanningelectronmicroscope,SEM)。由于采用該方法之前必須在金剛石表面鍍上一層導(dǎo)電薄膜,故測量不能反映刀具刃口及刀面的真實形貌,且當(dāng)?shù)毒呷锌阝g圓半徑國際上已出現(xiàn)了一些高精度的測量方法,如日本國立橫濱大學(xué)Nakayama等最近,哈爾濱工業(yè)大學(xué)精密工程研究所孫濤等4金剛石刀具的設(shè)計和工藝方法金剛石晶體刃磨時材料去除機理的研究是目前國際上的熱門課題,深入理解材料的去除機理有助于金剛石刀具的設(shè)計和刃磨工藝方法的開發(fā)。1920年Tolkowsky目前比較成熟的金剛石晶體刃磨機理是:在金剛石晶體的易磨方向,主要是以致密的sp5研磨設(shè)備在進口我國金剛石刀具加工技術(shù)研究起點低,整體水平遠落后于國外,雖然一些單位作了大量研究工作,但目前能把直線刃金剛石刀具的切削刃鈍圓半徑刃磨到100nm算是水平很高了,能刃磨到50nm則屬于相當(dāng)高的水平,而圓弧刃金剛石刀具還不能刃磨,基本上靠進口。分析原因,一方面是因為國內(nèi)的研磨設(shè)備比較落后,自主開發(fā)的研磨設(shè)備的主軸回轉(zhuǎn)精度和磨盤平面精度也不高;另一方面,目前國內(nèi)還未普遍擁有自主開發(fā)的較好