金剛石刀具對超精密切削的適應性

發布日期:2015-09-18    蘭生客服中心    瀏覽:5026

 (1)金剛石刀具的性能特點:
    硬度極高。自然界最硬的材料,比硬質合金的硬度高5~6倍。
    摩擦系數低。除黑色金屬外,與其它物質的親和力小。
    能磨出極鋒銳的刀刃。最小刃口半徑1~5nm。
    耐磨性好。比硬質合金高50~100倍。
    導熱性能好,熱膨脹系數小,刀具熱變形小。
    不適宜切黑色金屬。
    很脆,避免振動。
    價格昂貴,刃磨困難。
    天然單晶金剛石被一致公認為理想的、不能代替的超精密切削刀具。

不同刀具材料硬度

    金剛石刀具具體選擇原則:1、天然金剛石刀具:表面質量要求極高,表面粗糙度值在0.04µm以下。2、細晶粒的復合聚晶金剛石刀具:表面粗糙度值在0.04-0.10µm。3、粗晶度復合聚晶金剛石刀具:表面粗糙度值在0.4µm以上。

 

(2)金剛石刀具刃口的鋒銳性

●物理學計算值:最小極限圓弧半徑ρ =2nm;

●目前沒有可靠的測量方法,究竟最小可達到什么程度還沒有定論;

● 試驗推斷目前ρ<10nm;

●一般情況下,經過精密研磨成形的金剛石刀具刃口半徑ρ =0.2~0.5 μm。特殊精心研磨可達到ρ =0.1 μm。

●刀具刃口最小半徑觀測:通過掃描電鏡對刀具刃口的觀察和對最小切屑厚度的測量,推斷目前刃口半徑最小可<10nm。

(3)金剛石刀具刃口的粗糙度
  目前,經研磨成形的刀面粗糙度在刀具有效切削長度上比較容易達到1nm,切削刃的粗糙度可達到Ry10nm。
(4)金剛石刀具切削刃輪廓的復映性
●理想情況下,超精密加工表明應該是金剛石刀具切削刃形狀在被加工表面的復映。
●金剛石刀具切削刃輪廓的復映性與被加工材料有關,受金剛石與被加工材料親和性所影響。除W、Be及鐵金屬外,其它的金屬和塑料有較好的復映性。
(5)金剛石刀具的強度和耐缺損性能
●與金剛石的結晶方位有關;
●從金剛石原材料的形態和研磨成形的難易程度出發,超精密切削刀具多以金剛石的(110)面或(111)面作為前刀面。
●金剛石刀具耐缺損(崩刃)性能與強度有直接關系。在普通金屬的切削條件下不會發生缺損(崩刃) 。
(6)金剛石刀具的熱化學性能
●良好的熱特性。熱導率和比熱容高,摩擦系數低,在相同條件下計算其摩擦面的溫升,僅為其它工具材料的1/5;
●膨脹系數低,抗熱沖擊;
●耐熱性和耐熱損傷性有一限度。最大問題是金剛石的氧化和石墨化。
●超過700℃ ,氧化
●溫度大于773K時,穩定結構分解,產生石墨化
●金剛石與CBN的熱特性


(7)適于金剛石刀具切削的金屬

● Cu、Al、Pb非電解Ni黃銅可加工性極好

●Au、Ag、Pt和鈹青銅可加工性良好

●Be、Ta、Fe、Ni、Mo、Ti、V、W等可加工性差

●各種塑料的可加工性良好

●光學元件所使用的Si、Ce、NaCl、CaF等可加工性比切削性能良好的金屬差