• 單晶金剛石刀具刃磨特點的研究

    2015-08-21 361

    自然單晶金剛石刀具的刃磨特點
    超細密加工中,單晶金剛石刀具的兩個根本精度是刀刃表面精度和刃口的鈍圓半徑。要求加工非球面透鏡用的圓弧刀具刃口的圓度為0.05μm以下,加工多面體反射鏡用的刀刃直線度為0.02μm;刀具刃口的鈍圓半徑(ρ值)表現了刀具刃口的尖銳水平,為了順應種種加工要求,刀刃刃口半徑范疇從20nm~1μm。
    3.1單晶金剛石刀具的晶面選擇
    金剛石晶體屬于立方晶系,由于每個晶面上原子分列情勢和原子密度的差別以及晶面之間間隔的差別,造成自然金剛石晶體的各向異性,因此金剛石不但各晶面體現的物理機器性能差別、其制造難易水平和利用壽命都不雷同,各晶面的微觀破壞強度也有顯著差異。金剛石晶體的微觀強度可用Hertz試驗法來測定,由于金剛石是典范的脆性質料,其強度數值一樣通常毛病較大,重要依賴于應力漫衍的形態和漫衍范疇,因此得當用概率論來闡發??闯捎脩淄瑫r,(110)晶面的破壞概率最大,(111)晶面次之,(100)晶面產生破壞的概率最小。即在外力作用下,(110)晶面最易破壞,(111)晶面次之,(100)最不易破壞。只管(110)晶面的磨削率高于(100)晶面,但實行結果評釋,(100)晶面較別的晶面具有更高的抗應力、腐化和熱退化本領。聯合微觀強度綜合思量,用(100)面做刀具的前后刀面,容易刃磨出高質量的刀具刃口,不易產生微觀崩刃。
    通常應憑據刀具的要求來舉行單晶金剛石刀具的晶面選擇。一樣通常來說,要是要求金剛石刀具得到最高的強度,應選用(100)晶面作為刀具的前、后刀面;要是要求金剛石刀具抗機器磨損,則選用(110)晶面作為刀具的前、后刀面;要是要求金剛石刀具抗化學磨損,則宜接納(110)晶面作刀具的前刀面,(100)晶面作后刀面,大概前、后刀面都接納(100)晶面。這些要求都 要借助晶體定向技能來實現。
    3.2金剛石刀具的定向要領
    現在,晶體定向重要有三種要領:人工目測晶體定向、激光晶體定向和X射線晶體定向。
    (1)人工目測晶體定向
    該要領是憑據自然晶體外部多少形狀、表面生長、腐化特性及各晶面之間的多少角度干系,依附操縱者恒久的事情履歷,通過視察和試驗所做的大略晶體定向。該要領簡樸、易行、不 要借助設置裝備部署,但定向結果準確性差,對操縱者履歷要求高,且對付顛末加工、失去了自然單晶晶體特性的刀具就無法再舉行人工目測定向。
    (2)激光晶體定向
    激光晶體定向是用干系性較好的激光照射到金剛石晶體表面上,在差別結晶偏向上表面存在的在生長歷程中形成的形狀規矩的晶面晶紋和微觀凹坑被反射到屏幕上形成特性衍射光圖像。但現實上因受到外界滋擾因素,自然形成的規矩晶面晶紋和微觀凹坑每每不顯著或根本無法視察到。因此這種晶體在定向之前,要顛末得當的人工腐化,以形成特性形貌。
    (3)X射線晶體定向
    由于X射線的波長靠近晶體的晶格常數,當X射線透過晶體或從晶體表面反射返來時,會產生衍射。利用這個原理已開辟有專用的X射線晶體定向儀。這種晶體定向要領精度高,但是因X射線對人體有肯定的危害,在利用時需注意對操縱職員的掩護。
    3.3金剛石刀具的晶向選擇
    金剛石各向異性,因此不但各晶面的硬度、耐磨性差別,便是統一晶面差別偏向的耐磨性也差別。要是晶向選擇不妥,縱然晶面選擇準確,刃磨服從也會大大低落。同時由于金剛石晶體的抗壓強度比抗拉強度大5~7倍,以是在刃磨歷程中要選擇晶面的易磨偏向,同時刃口要迎著刃磨砂輪線速率的正偏向(即接納逆磨),以包管刃磨服從并減小刃口的微觀解理水平。
    3.4金剛石刀具的磨、破壞
    金剛石刀具的磨損機理比力龐大,可分為宏觀磨損和微觀磨損,前者以機器磨損為主,后者以熱化學磨損為主。常見的金剛石刀具磨破壞形態為前刀面磨損、后刀面磨損和刃口傾圯。在單晶金剛石刀具刃磨歷程中, 要其磨損以刃磨出滿意要求的刀具,但若產生了不 要的磨損就大概毀傷已經刃磨好的前、后刀面。而刃口傾圯(即崩刃)是在刃口上的應力凌駕金剛石刀具的局部蒙受本領時產生的,一樣通常是由金剛石晶體沿(111)晶面的微觀解理破壞造成的。在超細密加工中,金剛石刀具的切削刃鈍圓半徑比力小,其自己又屬于硬脆質料,同時由于其各向異性且(111)面易產生解理,隨著振動和砂輪砂粒對刀具刃口的打擊作用,故每每會陪同產生崩刃征象。
    4刃磨試驗
    試驗在EWAGRS-12磨刀機上舉行。試驗中,由于缺乏有用的晶體定向本領,只有通過對報廢刀具的布局闡發,大抵判斷刀具的晶面偏向,然后通過刃磨歷程中刀具與砂輪表面的打仗力、打仗聲音等信息,分身砂輪速率、主軸往復生動速率和擺幅等參數,細致探求刀具符合的刃磨角度。當刃磨的聲音比力煩悶費力、手感機床有較大振動時,應立刻退出刀具,制止刀體毀傷砂輪,并重新調解角度。調治得當后,刃磨的聲音比力輕快柔軟,手感機床振動微小,而且一連上刀0.05mm,機床不會出現振動顛簸。
    通過各次刃磨環境的比對,確定主切削刃和副切削刃較為公道的刃磨選向為砂輪旋轉偏向應指向刃口受壓偏向,并與之形成15~30o角。憑據機床資料并綜合思量質料去除率和磨削比率,保舉接納的砂輪速率為8~65m/s。通過試驗發明,砂輪速率在22~28m/s時,研磨結果好;速率在15m/s時刃口的Rt值最小。因此,在現實的刃磨歷程中,將刀頭安排在研磨盤φ140左右的地區內,粗磨時選擇砂輪轉速為2100rev/min,精磨時選擇砂輪轉速為1000rev/min,包管粗磨時的砂輪速率為23m/s左右,精磨時為15m/s左右。主軸往復擺動幅度不宜過大,一樣通常比刃磨刀口寬度略寬即可,擺動頻率也不宜過快。
    為得到經濟性的刃磨結果,磨削打仗壓力需隨著刃長的增長而增長。在粗磨時,隨著打仗壓力的升高,會出現質料去除率的正向突變。在超精磨時,質料去除率隨打仗壓力的增長先是漸漸升高,當打仗壓力增長到180N時,質料去除率轉而漸漸低落。精拋時刀具與研磨盤之間的打仗壓力在12~14N時最有利于包管刃磨面的表面光潔度。因此刃磨時刀具與砂輪表面應有得當的打仗力。粗磨時,只管即便接納機床的壓力控制,在對刀之后應盡快上刀,而且按住機床變位操縱拉桿(該拉桿用于操縱事情臺在事情位與丈量位之間舉行轉換),以包管所需較大打仗力,制止引起機床振動導致崩刃。
    5結語
    針對金剛石晶體各向異性的特點,在刃磨前 要舉行準確的晶體定向。同時在刃磨歷程中應嚴酷控制溫度、機床振動、砂輪粒度、轉速和往復生動速率,選擇反轉展轉精度高的研磨設置裝備部署寧靜面精度高的研磨盤,制止由于金剛石晶體的硬脆性和較差的熱穩固性而出現不 要的磨、破壞。別的,應辦理人工手動加壓而無法包管壓力穩固性的題目,同時配套與刃磨歷程相立室的檢測要領和檢測儀器,以包管刃磨的質量穩固性。

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