金刚石刀具切削加工.ppt

《金刚石刀具切削加工.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、金刚石车床加工4.5mm陶瓷球金刚石车床及其加工照片金刚石刀具金刚石刀具切削加工精密超精密切削加工要求刀具能够均匀地去除不大于工件加工精度且厚度极薄的金属层或非金属层。其加工工具必须具备超微量的切削特征，即：微量切除是精密加工的重要特征之一。金刚石集力学、光学、热学、声学等众多的优异性能于一身，具有极高的硬度和耐磨性，摩擦系数小、导热性高、热膨胀系数和化学惰性低。天然金刚石具有无与伦比的硬度，是精密和超精密加工的一种最佳的切削刀具材料，现在天然单晶金刚石已经成为精密超精密切削主要刀具。1.金刚石刀具的特性（1）金刚石的颜色和硬度有红色和绿色等多种颜色

2、。硬度随颜色不同而不同。茶色最硬、无色和黄色次之。金刚石还有很高的韧性（与矿物相比较）：黄色天然金刚石的韧性更好，不易崩刃。要选用不易崩刃并且易于使用色泽的金刚石刀具。结论：在难切削材料镜面加工中，几乎都是采用的茶色的金刚石刀头。（3）硬度高金刚石结晶原子间的结合力非常牢固，其显微硬度值比其他物质高许多，耐磨性是刚玉磨料的140倍左右。金刚石的最强结晶位置是（111）面，抛光后的抗拉强度为400～1000kg/mm2之间。制作刀具时，尽可能与（111）面平行研磨并形成前刀面。但与（111）面成平行的研磨会使加工成本过高，通常是以3º左右的倾角进行研磨

3、以形成前刀面和锋利的切削刃。（3）热传导率大金刚石是由碳原子的共价结合而成的，其热传导率在矿物中是最大的。由于前刀面及刃口十分光滑，其摩擦系数比其他刀具材料小，切屑脱落较好，所以切削加工时发热量非常小。且所产生的热量能被金刚石迅速地导入刀体材料中。2.金刚石刀具的制造（1）成形天然金刚石的标准结晶形是正八面体，但通常多为斜方十二面体。由于形状千差万别，金刚石刀头很难加工，天然矿石的加工成形多采用研磨加工方法，对研磨位置，研磨方向有严格的限制，刀头通常由于平面组合成形。近几年来，专用天然金刚石超精密研磨机的发展，使得加工各种形状的刀形的刀头变得十分简单

4、。金刚石刀具的研磨，采用普通的顶尖式研磨机很难达到理想的要求，一般用空气轴承的研磨机。研磨盘多采用低压烧结工艺而制成的镶嵌的铸铁研磨盘。由于振动小，可达到很低的粗糙度和极小的刃口半径，（3）特殊刀头的形状小型刀头和全R刀头是属于特殊形状的刀头。另外，还有直线拟合曲线形状的特殊用途的刀头，要求复杂形状时，可采用几个刀片组合而成。金刚石刀具刃磨—通常在铸铁研磨盘上进行研磨—晶向选择应使晶向与主切削刃平行—圆角半径越小越好（理论可达到1nm）（2）研磨方法金刚石刀头的形状——条件是：不产生走刀痕迹的形状直线刃和圆弧刃①直线刃刀头安装很难，需要有高超的安装技

5、术，有10º角度误差就会影响精加工表面的质量，但是这种刀头的加工表面精度最好。②圆弧刃刀头安装容易，但加工表面精度稍差一点，因此最好采用能微调安装角度的直线刃刀刀头。但是加工曲率半径小的聚光反射镜等则必须采用四圆弧刃刀头。（2）金刚石车刀切削部分前角γ0＝0º；后角α0＝5º～8º；主偏角Kr=45º。刀具磨损破损和耐用度金刚石刀具的磨损、破损刀具的磨损形式：机械磨损、粘结磨损、相变磨损、扩散磨损、破损和碳化磨损。金刚石刀具的磨损形式：机械磨损、破损和碳化磨损。最常见的磨损形式为机械磨损、破损，碳化磨损较少见。（1）机械磨损由于机械摩擦所造成的磨损。

6、后刀面一般情况是形成阶梯形磨损。前刀面是由于切屑流过而引起的，产生凹槽形的磨损带。金刚石刀具的机械磨损一般很小，磨损后的表面非常平滑，对加工一般不会显著地影响加工表面质量。这种机械磨损主要产生在金刚石刀具加工铝、铜尼龙等物质材料。但是在加工过程中切削过程稳定、没有冲击振动。（2）刀具的破损产生刀具破损的原因：裂纹破损结构缺陷；切屑流过刀具表面时，循环应力的作用；刀具表面研磨应力裂纹脆裂解理是指矿物被打击时,常沿一定方向有规则地裂开形成光滑平面的性质。当垂直于金刚石（111）晶面的拉力超过某特定值时，两相邻的（111）晶面分离、产生解理劈开。如果金刚石

7、晶面方向选择不当，切削力容易引起金刚石的解理，使刀具寿命急剧下降，尤其是在有冲击振动、切削不稳定的条件下，更容易产生解理。最新研究表明，为了增加刀刃的微观强度，减小破损几率，应选用微观强度最高的（110）晶面作为金刚石刀具的前后刀面。制作刀具时，尽可能与（111）面平行研磨并形成前刀面。但与（111）面成平行的研磨会使加工成本过高，通常是以3º左右的倾角进行研磨以形成前刀面和锋利的切削刃。刀具磨损对加工质量的影响刀具的磨损形式在很大程度上取决于工件材料性质、金刚石特性的利用及其机床的动态特性。特别是金刚石的特性和磨损有很大的关系。合理地使用金刚石刀具

8、，可以在很长的时间内保持较高的加工质量。刀具的耐用度1.刀具磨损的影响：刀具磨损到一定程度就不能继续使用，否