金剛石、超硬材料的特性
天然單晶金剛石是世界上最硬的物質(zhì)珠移,所以作為磨料和切削工具顶伞,其性能是無與倫比的剑梳,以金剛石車刀為例唆貌,其刃口圓弧半徑可以刃磨到連掃描電子顯微鏡窃德,SEM,也無法檢測忆颇,直到現(xiàn)在還沒有一種材料能取而代之,利用它來切削加工卿截,往往可以直接獲得鏡面孝速,當(dāng)前被廣泛地應(yīng)用于儀表拨蓖、電子、光學(xué)等領(lǐng)域照旺,成為不可缺少的切削工具的材料泰啼,但是因成本昂貴,刃磨需要高超的技藝分衫,所以一直妨礙其廣泛的應(yīng)用。
超硬材料由于性能優(yōu)越蚪战,應(yīng)用不斷地在擴(kuò)大,已從金屬加工發(fā)展到了光學(xué)玻璃加工邀桑、石材加工、陶瓷加工概漱、硬脆材料加工等傳統(tǒng)加工難進(jìn)行的領(lǐng)域。
天然單晶金剛石瓤摧,由于具有各向異性,因此各晶面的硬度相差甚大照弥,在刀具刃磨時腻异,擇其軟的一面作為研磨面壳晨,而將其硬的面作為前刀面或后刀面,這給研磨帶來了有利的條件意宝,因其各向異性杭喊,所以在使用中慎间,必須考慮到晶面的合理選擇,例如粗啼,硬度計(jì)的壓砧肴奠,在使用中蘸概,利用壓入或彈跳來衡量被測材料的硬度,但由于工作面的硬度不同悄济,結(jié)果也各異秫辨,當(dāng)然采用硬的面征字,有利于延長壽命都弹,又如天然金剛石制造的拔絲模匙姜,由于孔的工作面由各晶面構(gòu)成,因此硬度不一致氮昧,磨損便不均勻框杜,同時會給線材的圓截面造成應(yīng)力差異袖肥,硬度不勻咪辱,而影響使用椎组,金剛石燒結(jié)體和厚膜金剛石,由于各向同性寸癌,在這類產(chǎn)品上運(yùn)用就變得非常有利专筷。
PCD兰捣、PCBN,因其晶粒不同,濃度不同赞亡,性能也就不同肪躯,必須合理選擇生纫。
厚膜金剛石是純金剛石掀舷,其硬度接近天然金剛石都陵,而PCD、PCDN是金剛石粉與結(jié)合劑混合在一起燒結(jié)而成胆褪,因此硬度受到結(jié)合劑的影響艳禁,其硬度不如前者狰绪。
眾所周知,金剛石與鐵系有親和力棍鳖,只能用在有色金屬和非金屬材料上炮叶,而CBN即使在1000℃的高溫下渡处,切削黑色金屬也完全能勝任。已成為未來難加工材料的主要切削工具材料。一般超硬材料指的是人造金剛石侣肄、人造CBN。這兩種材料的同時存在稼锅,起到了互補(bǔ)的作用、可以覆蓋當(dāng)前與今后發(fā)展的各種新型材料的加工矩距,對整個切削加工領(lǐng)域極為有利拗盒。
金剛石切削工具的高精度刃磨需要高超的技藝锥债,為了獲得更高精度的切削刃口圓弧半徑,特別是精度小于0.05μm以下的钧鸥,對研磨機(jī)提出了相當(dāng)嚴(yán)格的要求面塌,必須有極高回轉(zhuǎn)精度的主軸軸系沉南,老式研磨機(jī)已不適應(yīng),更多的開始采用空氣軸承作為支承劣晾,研磨盤必須能在機(jī)床上加以修平,使其端面跳動控制在0.5μm以下莫诺。PCD和PCBN的刃磨相對而言比較容易伐种,因?yàn)橛捕认鄬Ρ容^低,用金剛石砂輪就能勝任畸玲,而厚膜金剛石則不同,其硬度接近天然金剛石揭胶,并且是各向同性的,所以刃磨比較困難鹃觉。
近來,金剛石切削工具的刃磨已引起人們的關(guān)切盗扇,新的刃磨方案相繼提出,其中熱化學(xué)方法介紹頗多疗隶,如日本東京工業(yè)大學(xué)吉川昌范教授用加熱到800℃的鑄鐵盤來實(shí)施翼闹。在加速研磨的設(shè)想方面認(rèn)為,研磨工作量的70%在粗研蒋纬,所以可以用熱化學(xué)方法先去除大部分的留量,然后再精研颠锉,可大幅度提高金剛石刃磨的工效史汗。
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