天然金剛石刀具超精密加工技術

表面軟質質量費用飛躍性

[ 發布日期：2013/12/23 9:00:50 ] 瀏覽人數： 3958

　　二十世紀七十年代后期，在激光核融合技術的研究中，需要大量加工高精度軟質金屬反射鏡，要求軟質金屬表面粗糙度和形狀精度達到超精密水平。如采用傳統的研磨、拋光加工方法，不僅加工時間長、費用高、操作難度大，而且不易達到要求的精度。因此，亟需開發新的加工方法。在現實需求的推動下，天然金剛石超精密鏡面切削技術得以迅速發展，在已有的金剛石車削技術基礎上，通過提高機床精度與剛性、嚴格控制加工時的振動和溫度漂移、研制超精密天然金剛石刀具等，形成了鏡面切削工藝，并發展成為一項專門技術。作為超精密鏡面切削的關鍵技術之一，天然金剛石刀具技術在理論及實踐上都取得了顯著的創新與發展，主要體現在以下幾方面：

　　1.超精密金剛石刀具的開發
　　(1)在主切削刃與副切削刃之間引入修光刃，使已加工表面的理論粗糙度接近于零且修光刃在500× 或更高倍顯微鏡下檢測時無缺陷。(2)金剛石刀具關鍵角度的加工精度達到2”。(3)車削內曲面所用圓弧刀具的圓弧精度達到微米量級。

　　2.精密刃磨設備的研制由于傳統的研磨設備已無法滿足超精密金剛石刀具的加工要求，因此開發了采用空氣軸承的圓弧與刀刃研磨機，其刃磨精度可達0.1μm。3.精密定向技術及裝備對金剛石刀具定向的目的不僅是要使刀具具有最長壽命，而且要求刀具后刀面與已加工表面的摩擦及刀刃附近解理面的應力達到最小。為此，需要采用更精密的X 射線衍射儀進行定向。

　　3.真空釬焊技術的發明真空釬焊是金剛石刀具制造技術最重要的突破之一。一方面，傳統的機械http://www.stonebuy.com/machine/夾持方法可能導致金剛石刀具在切削中產生微小位移和振動等缺陷，影響加工質量；另一方面，由于金剛石本身具有極高化學穩定性，一般條件下很難與其它金屬發生反應而實現焊接，即金剛石具有不可焊性。為解決這一矛盾，經過長期研究和探索，終于發現了釬焊金剛石的特定條件(高真空環境)和釬焊合金(以鈦為活性元素的銀基合金)。

　　4.刀具磨損機理的確立通過研究發現，在切削過程中，金剛石刀具的磨損以化學粘結磨損為主，并存在少量機械http://www.stonebuy.com/machine/磨損等其它磨損形式。刀具磨損機理的確立決定了刀具定向原則：將化學穩定性最好的晶面置于刀具的后刀面

　　5.金剛石理論研究的進展通過對金剛石理論的深入研究，發現了金剛石的宏觀塑性變形(過去認為金剛石只有少量彈性變形而無塑性變形)；研究了金剛石晶體中的微量雜質，根據雜質的不同將金剛石分為四類，從而可根據不同用途選擇不同種類的金剛石；此外，通過對金剛石的斷裂特性、解理特性、表面形成機理等進行系統的理論研究，獲得了大量數據，形成了各種理論，對金剛石有了更為科學、更為深刻的認識。這一階段金剛石刀具技術的發展特點是：由于金剛石刀具被應用于國防、高科技等領域，因此得到大量資金投入，在研究中使用了尖端設備、儀器和最新科學方法，取得了飛躍性發展。