金刚石刀具对超精密切削的适应性

发布日期:2015-09-18    兰生客服中心    浏览:1430

 (1)金刚石刀具的性能特点:
    硬度极高。自然界最硬的材料,比硬质合金的硬度高5~6倍。
    摩擦系数低。除黑色金属外,与其它物质的亲和力小。
    能磨出极锋锐的刀刃。最小刃口半径1~5nm。
    耐磨性好。比硬质合金高50~100倍。
    导热性能好,热膨胀系数小,刀具热变形小。
    不适宜切黑色金属。
    很脆,避免振动。
    价格昂贵,刃磨困难。
    天然单晶金刚石被一致公认为理想的、不能代替的超精密切削刀具。

不同刀具材料硬度

    金刚石刀具具体选择原则:1、天然金刚石刀具:表面质量要求极高,表面粗糙度值在0.04µm以下。2、细晶粒的复合聚晶金刚石刀具:表面粗糙度值在0.04-0.10µm。3、粗晶度复合聚晶金刚石刀具:表面粗糙度值在0.4µm以上。

 

(2)金刚石刀具刃口的锋锐性

●物理学计算值:最小极限圆弧半径ρ =2nm;

●目前没有可靠的测量方法,究竟最小可达到什么程度还没有定论;

● 试验推断目前ρ<10nm;

●一般情况下,经过精密研磨成形的金刚石刀具刃口半径ρ =0.2~0.5 μm。特殊精心研磨可达到ρ =0.1 μm。

●刀具刃口最小半径观测:通过扫描电镜对刀具刃口的观察和对最小切屑厚度的测量,推断目前刃口半径最小可<10nm。

(3)金刚石刀具刃口的粗糙度
  目前,经研磨成形的刀面粗糙度在刀具有效切削长度上比较容易达到1nm,切削刃的粗糙度可达到Ry10nm。
(4)金刚石刀具切削刃轮廓的复映性
●理想情况下,超精密加工表明应该是金刚石刀具切削刃形状在被加工表面的复映。
●金刚石刀具切削刃轮廓的复映性与被加工材料有关,受金刚石与被加工材料亲和性所影响。除W、Be及铁金属外,其它的金属和塑料有较好的复映性。
(5)金刚石刀具的强度和耐缺损性能
●与金刚石的结晶方位有关;
●从金刚石原材料的形态和研磨成形的难易程度出发,超精密切削刀具多以金刚石的(110)面或(111)面作为前刀面。
●金刚石刀具耐缺损(崩刃)性能与强度有直接关系。在普通金属的切削条件下不会发生缺损(崩刃) 。
(6)金刚石刀具的热化学性能
●良好的热特性。热导率和比热容高,摩擦系数低,在相同条件下计算其摩擦面的温升,仅为其它工具材料的1/5;
●膨胀系数低,抗热冲击;
●耐热性和耐热损伤性有一限度。最大问题是金刚石的氧化和石墨化。
●超过700℃ ,氧化
●温度大于773K时,稳定结构分解,产生石墨化
●金刚石与CBN的热特性


(7)适于金刚石刀具切削的金属

● Cu、Al、Pb非电解Ni黄铜可加工性极好

●Au、Ag、Pt和铍青铜可加工性良好

●Be、Ta、Fe、Ni、Mo、Ti、V、W等可加工性差

●各种塑料的可加工性良好

●光学元件所使用的Si、Ce、NaCl、CaF等可加工性比切削性能良好的金属差