金剛石刀具的定向包含二方面的概念:(1)刀具定向:確定將刀具的前卤竭、后刀面放置于金剛石的哪個(gè)晶面上凛未,從而獲得較高的使用性能和較長(zhǎng)的刀具壽命丐重;(2)晶體定向:對(duì)于一顆金剛石單晶腔召,怎樣找正其晶軸方向,從而使刀具的刀面精確放置于設(shè)計(jì)的晶面上扮惦。
1.刀具定向
刀具定向方案的確定與其在切削加工中的磨損機(jī)理有關(guān)臀蛛。
早期的理論認(rèn)為,金剛石刀具的磨損形式為碎裂和機(jī)械磨損崖蜜,刀具定向多采用(110-110)方案浊仆,即將刀具的前刀面與后刀面同時(shí)放置于兩個(gè)互相垂直的(110)面上,此時(shí)前刀面切屑的流向豫领、后刀面與已加工表面的摩擦方向都處在(110)面的最難磨方向上抡柿。由于(110)面的軟方向是整個(gè)晶體中最軟的方向,因此此方案的工藝性最好等恐。
進(jìn)一步的研究表明洲劣,金剛石刀具的磨損形式還應(yīng)包括熱退化和腐蝕等化學(xué)磨損形式,且在某些情況下课蔬,化學(xué)磨損形式占主導(dǎo)地位囱稽。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明,(100)面較其它晶面具有更高的抗應(yīng)力二跋、腐蝕和熱退化能力卡围。基于這些事實(shí)哭练,(110-100)定向方案得以廣泛采用外秋。此方案中刀具前刀面為(110)面,后刀面為(100)面僧憾,雖然前刀面與切屑的摩擦方向處在(110)面的最軟方向奈株,但在磨損最劇烈的后刀面上,摩擦方向處在(100)的最難磨方向米原,在保持抗機(jī)械磨損能力的同時(shí)葛窜,提高了后刀面抗其它磨損的能力。這種定向方案的另一優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)約金剛石材料虹悄,因?yàn)榻饎偸话阍?110)面的〈100〉方向具有最大長(zhǎng)度珊侍。
金剛石刀具的磨損是一個(gè)非常復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程,在不同條件下加工不同工件時(shí)场魏,各種磨損形式所占的比例會(huì)發(fā)生變化豹谎,因此對(duì)金剛石刀具的定向應(yīng)根據(jù)其在加工中的主要磨損形式來(lái)選擇合理的定向方案。
加工陶瓷筝闹、玻璃等硬脆材料或加工中因機(jī)器精度等原因?qū)е抡駝?dòng)較大時(shí)媳叨,刀具的磨損多以微小碎裂為主,因此刀具定向方案應(yīng)使刀刃具有最高強(qiáng)度关顷,可以選用(100-100)定向糊秆。
加工活塞等硅鋁合金工件時(shí)武福,由于材料中含有很多硅化合物硬質(zhì)點(diǎn),刀具機(jī)械磨損的比重較大痘番,因此采用(110-110)定向能取得較好的加工效果捉片。
加工一些復(fù)雜成份的非金屬材料時(shí),化學(xué)磨損可能成為最主要的磨損形式汞舱,因此大多采用(110-100)甚至(100-100)定向方案伍纫。
定向方案的確定還需綜合考慮刀具制造的工藝性。(110)面的易磨方向比(100)面的易磨方向軟昂芜,所以(110)面具有更好的工藝性莹规。而(111)面的任何方向均不易磨,一般應(yīng)予避開泌神。
2.晶體定向
晶體定向的方法可分為采用儀器定向和人工目測(cè)定向良漱。儀器定向的誤差可控制在1°以內(nèi),定向精度較高棠裹,但需要昂貴的設(shè)備且操作復(fù)雜净彼。此外,究竟采用儀器定向的刀具比人工目測(cè)定向的刀具具有多大優(yōu)越性未蚕、壽命能提高多少朗恤,以及定向誤差超過(guò)多大時(shí)會(huì)使刀具性能明顯降低,有關(guān)這方面的研究文獻(xiàn)并不多見(jiàn)辛啰。目前一般的金剛石刀具制造廠家多采用人工目測(cè)定向茸太。
人工目測(cè)定向是根據(jù)原石晶面的數(shù)目及相對(duì)位置來(lái)確定晶體的晶軸位置與方向。如對(duì)于八面體晶體迂奋,通過(guò)三對(duì)對(duì)稱頂點(diǎn)連接而成的三條相互垂直的直線即為晶體的X级轰、Y、Z軸線嘱垛。所以八面體的晶面為(111)面琢喷;垂直于軸線磨去其頂點(diǎn)得到的八個(gè)正方形為(100)面;與交成其棱邊的兩個(gè)面等角度地磨去棱邊那惜,即得到(110)面算行。
十二面體晶體有六個(gè)由四條棱邊交成的頂點(diǎn),通過(guò)對(duì)稱頂點(diǎn)的連線即為其晶軸苫耸。其十二個(gè)表面為(110)面州邢;六個(gè)四條棱邊交成的頂點(diǎn)代表(100)面;八個(gè)三條棱邊交成的頂點(diǎn)代表(111)面褪子。
人工目測(cè)晶體定向是一種快速易行量淌、省工省時(shí)的定向方法,當(dāng)遇到殘缺和不規(guī)則的晶體或加工后的刀具時(shí)嫌褪,也可以根據(jù)金剛石各晶面及晶面上易磨與難磨方向之間的相互位置關(guān)系呀枢,通過(guò)一些局部胚股、不連貫的晶向線索找到需要的晶面。
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