在超精密加工中,保證加工表面質(zhì)量的主要因素除了高精度的機床、超穩(wěn)定的加工環(huán)境外,高質(zhì)量的刀具也是很重要的一個方面。
天然金剛石具有硬度高糊批、耐磨性好、強度高怕收、導(dǎo)熱性好嘿辟、與有色金屬摩擦系數(shù)低、抗黏結(jié)性好以及優(yōu)良的抗腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性,可以刃磨出極其鋒利的刀刃,被認(rèn)為是最理想的超精密切削用刀具材料,在機械加工領(lǐng)域尤其是超精密加工領(lǐng)域有著重要地位并得到廣泛應(yīng)用片效。

1红伦、單晶金剛石的物理特性

金剛石是單一碳原子的結(jié)晶體,其晶體結(jié)構(gòu)屬于等軸面心立方晶系(一種原子密度最高的晶系)。由于金剛石中碳原子間的連接鍵為sp3雜化共價鍵,因此具有很強的結(jié)合力淀衣、穩(wěn)定性和方向性昙读。它是目前自然界已知的最硬物質(zhì),其顯微硬度可達10000HV,其它物理特性見表。

物理性能-數(shù)值
硬度-60000～100000MPa,隨晶體方向和溫度而定
抗彎強度-210～490MPa
抗壓強度-1500～2500MPa
彈性模量-(9～10.5)×10的12次方MPa
熱導(dǎo)率-8.4～16.7J/cm?s?℃
質(zhì)量熱容-0.156J/(g?℃)(常溫)
開始氧化溫度-900～1000K
開始石墨化溫度-1800K(在惰性氣體中)
和鋁合金膨桥、黃銅間的摩擦系數(shù)-0.05～0.07(在常溫下)

二十世紀(jì)七十年代后期,在激光核融合技術(shù)的研究中,需要大量加工高精度軟質(zhì)金屬反射鏡,要求軟質(zhì)金屬表面粗糙度和形狀精度達到超精密水平蛮浑。如采用傳統(tǒng)的研磨、拋光加工方法,不僅加工時間長只嚣、費用高沮稚、操作難度大,而且不易達到要求的精度艺沼。因此,亟需開發(fā)新的加工方法。在現(xiàn)實需求的推動下,單晶金剛石超精密切削技術(shù)得以迅速發(fā)展蕴掏。由于單晶金剛石本身的物理特性,切削時不易黏刀及產(chǎn)生積屑瘤,加工表面質(zhì)量好,加工有色金屬時,表面粗糙度可達 Rz0.1～0.05μm障般。金剛石還能有效地加工非鐵金屬材料和非金屬材料,如銅、鋁等有色金屬及其合金盛杰、陶瓷瘾枉、未燒結(jié)硬質(zhì)合金、各種纖維和顆粒加強復(fù)合材料贼欧、塑料缆兆、橡膠、石墨勤友、玻璃和各種耐磨木材(尤其是實心木和膠合板狡允、MDF等復(fù)合材料)。

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