Diament jest kryształem pojedynczego atomu węgla, a jego struktura krystaliczna należy do układu kryształów sześciennych z równoosiowym centrum płaszczyzny (jeden rodzaj układu krystalicznego o największej gęstości atomowej). Od czasu wiązania wiązania między atomami węgla w diamentach jest spine hybrydowe wiązanie kowalencyjne, ma silną stabilność wiązania i kierunkowość. Unikalna struktura krystaliczna sprawia, że ​​diament ma najwyższą twardość i sztywność, współczynnik załamania, przewodność cieplną, doskonałą odporność na ścieranie, odporność na korozję i stabilność chemiczną, itp. Doskonałe właściwości naturalnego diamentu mogą spełnić większość wymagań precyzyjne i ultraprecyzyjne materiały narzędzi skrawających, i jest idealnym precyzyjnym materiałem do cięcia. Jednolita struktura krystaliczna naturalnego diamentu bez wewnętrznej granicy ziaren sprawia, że ​​krawędź tnąca teoretycznie osiąga prostoliniowość i ostrość poziomu atomowego. Twardość, odporność na ścieranie, odporność na korozję i stabilność chemiczna naturalnego diamentu zapewniają długą żywotność e narzędzia tnącego, zapewnij ciągłe długie normalne cięcie i zmniejsz wpływ zużycia narzędzia na dokładność detali, jego wyższa przewodność cieplna może obniżyć temperaturę cięcia i deformację termiczną części. Naturalny diament jako supertwarde narzędzie do cięcia ma zatem ważna pozycja w dziedzinie obróbki mechanicznej i była szeroko stosowana, szczególnie w dziedzinie obróbki superprecyzyjnej, takiej jak przetwarzanie stosowane w reaktorach jądrowych i innych zaawansowanych technologii w dziedzinie wszelkiego rodzaju luster, stosowanych w rakietach lub rakietach w żyroskop nawigacji, substrat twardego dysku komputera, akcelerator broni elektronowej i ultra precyzyjne komponenty), używając naturalnego narzędzia diamentowego, bez względu na cenę lub precyzję, niż tradycyjna metoda obróbki ma oczywiste zalety. Tabela 1 porównuje dokładność i cenę różnych lusterek przetwarzane za pomocą naturalnych narzędzi diamentowych i tradycyjnych metod szlifowania i polerowania.

Oprócz dziedzin zaawansowanych technologii, naturalne narzędzia diamentowe do cięcia w zastosowaniu do zwykłych przemysłowych i cywilnych produktów, które również z roku na rok zwiększały się, zostały opracowane z tradycyjnego przetwarzania części zegarków do tłoków aluminiowych, biżuterii, długopisu, błyszczących płytek, nie - obróbka elementów metalowych elementów dekoracyjnych, można powiedzieć, że narzędzia do cięcia naturalnego diamentu stanowiły dalsze pola obróbki mechanicznej, odgrywają coraz większą rolę.

Z drugiej strony, ze względu na wyjątkowe właściwości naturalnego diamentu, jest bardzo trudno go przetworzyć. Ze względu na wysoką twardość naturalnego diamentu, musi być zmielony specjalnymi metodami, co również wymaga wysokich wymagań technicznych dla operatorów. dobrej stabilności chemicznej naturalnego diamentu, w przeszłości nie można było go spawać przez długi czas, a do przyklejenia diamentu wielowarstwowego zastosowano tylko metodę mechaniczną, co spowodowało marnotrawstwo materiałów diamentowych i wysoką cenę cięcia narzędzia, a także wpłynęły na precyzję narzędzi skrawających i części.

W ciągu ostatnich 100 lat naukowcy i technicy przeprowadzili długoterminowe badania i rozwój w zakresie ważnej roli, perspektyw zastosowania i metod wdrażania narzędzi diamentowych w obróbce mechanicznej oraz osiągnęli owocne wyniki. Opracowanie technologii naturalnego narzędzia do cięcia diamentów następujące etapy.

Tradycyjna technologia przetwarzania naturalnych narzędzi diamentowych

Naturalne narzędzia diamentowe zostały opracowane po II Wojnie Światowej, aby sprostać potrzebom przetwarzania precyzyjnych części, lekkich ozdób i rzeźbienia biżuterii. Proces produkcji naturalnych narzędzi diamentowych pochodzi z technologii szlifowania i polerowania diamentowej biżuterii. Rozwój naturalnych narzędzi diamentowych spowodował znaczące zmiany w technologii produkcji zegarków i powiązanych produktów.

Nakładanie metody biżuterii diamentowej to: na powierzchni żeliwa szlifowana płyta pokryta pastą szlifierską diamentową proszkową zmieszaną z oliwą z oliwek i wrobiona w proszek diamentowy inkrustowana w maleńkie pory na powierzchni żeliwa, przymocowana w deskorolce zaciskowej z diamentami na nim, ponieważ ciężar szlifowania na płycie szlifującej obraca się z dużą prędkością.

1. Przetwarzanie i testowanie ostrza: jakość ostrza wpływa bezpośrednio na jakość przetwarzanych części.2. Orientacja: najbardziej agresywna powierzchnia ścieralna narzędzia jest umieszczona na najtwardszej powierzchni kryształu diamentu, aby zapewnić najdłuższą żywotność narzędzia. Tradycyjna metoda orientacji ogólnie wykorzystuje orientację gołym okiem.3. Montaż: w procesie cięcia narzędzia z naturalnego diamentu powinny przenosić siły tnące ze wszystkich stron. Aby zapewnić ciągłe i stabilne cięcie, narzędzia diamentowe muszą być pewnie zainstalowane na pasku narzędzi.

Technologia lutowania diamentowego nie została jeszcze wynaleziona, więc mechaniczne zaciskanie było jedynym sposobem. Z powodu prostego procesu i niskich kosztów tradycyjnych narzędzi do cięcia diamentów, jest on nadal używany w obróbce zgrubnej narzędzi diamentowych dzisiaj. W celu dalszej poprawy technologia obróbki narzędzi diamentowych, w ciągu pół wieku personel naukowy i techniczny o fizycznych i chemicznych właściwościach narzędzia diamentowego do szlifowania narzędzi diamentowych i diamentowych, mechanizmu formowania ostrza, teorii cięcia, technologii lutowania twardego, dużo pracy na precyzyjnym urządzeniu do szlifowania i inne tematy, jako że naturalne narzędzie diamentowe w ultra-precyzyjnym opracowaniu technologii obróbki skrawaniem ma solidne podstawy, wiele tematów badawczych jest w toku.

Bardzo precyzyjna technologia obróbki naturalnych narzędzi diamentowych

Pod koniec lat siedemdziesiątych, w badaniach nad technologią laserowej syntezy jądrowej, konieczne jest przetwarzanie dużej liczby precyzyjnych odbłyśników z miękkiego metalu, a szorstkość powierzchni i precyzja kształtu miękkiego metalu są wymagane, aby osiągnąć poziom ultra-precyzji. Takich jak użycie tradycyjnych szlifowania, metod obróbki polerowania, nie tylko długi czas przetwarzania, wysokie koszty, trudna praca, i nie jest łatwo osiągnąć wymaganą dokładność.Dlatego jest pilne opracowanie nowych metod przetwarzania.W rzeczywistym popytem, ​​napędzane przez naturalne diamentowe ultra-precyzyjne techniki cięcia luster rozwija się szybko, w oparciu o istniejącą technologię toczenia diamentów, poprzez poprawę dokładności obrabiarki i sztywne, ściśle kontrolować proces wibracji i dryf temperatury, rozwój ultra-precyzyjny naturalny diament narzędzi skrawających itp., aby utworzyć proces cięcia soczewek i rozwinąć się w specjalistyczną technologię. Jako jedna z kluczowych technologii do ultra-precyzyjnego cięcia lustrem, natur Technologia diamentowego narzędzia tnącego osiągnęła znaczące innowacje i rozwój zarówno w teorii, jak iw praktyce, co znalazło odzwierciedlenie w następujących aspektach:

1. Opracowanie ultra-precyzyjnych narzędzi diamentowych

(1) polerowana krawędź jest wprowadzana pomiędzy główną krawędzią skrawającą a pomocniczą krawędzią tnącą, tak że teoretyczna chropowatość obrabianej powierzchni jest bliska zeru, a wypolerowana krawędź jest wolna od defektów, gdy zostanie wykryta pod mikroskopem 500 lub wyższym. (2) dokładność obróbki klucza Kąt frezu diamentowego osiąga 2 ". (3) Dokładność łuku łuku używanego do obracania wewnętrznej powierzchni osiąga poziom mikronowy.

Ponieważ tradycyjny sprzęt do szlifowania nie spełnia wymagań obróbki ultra precyzyjnych narzędzi diamentowych, szlifierka łuku i krawędzi z łożyskiem powietrznym została opracowana, a dokładność szlifowania może osiągnąć 0,1 m 3. Precyzyjna technika i sprzęt orientacyjny są używane do orientowania narzędzi diamentowych w celu nie tylko zapewnienia najdłuższej trwałości narzędzia, ale także minimalizacji tarcia między powierzchnią narzędzia a obrabianą powierzchnią oraz nacisku na powierzchnię cięcia w pobliżu ostrza. Aby to zrobić , potrzebny jest bardziej wyrafinowany dyfraktometr rentgenowski.

Lutowanie próżniowe jest jednym z najważniejszych przełomów w technologii wytwarzania narzędzi diamentowych. Z jednej strony, tradycyjna mechaniczna metoda mocowania może prowadzić do niewielkiego przemieszczenia i wibracji frezu diamentowego w procesie cięcia, co wpłynie na jakość obróbki. z drugiej strony, ze względu na wyjątkowo wysoką stabilność chemiczną samego diamentu, trudno jest reagować z innymi metalami, aby uzyskać spawanie w ogólnych warunkach, to znaczy, że diament nie jest spawalny. Aby rozwiązać ten problem, należy zastosować specjalny warunek lutowania twardego diament (środowisko o wysokiej próżni) i stop lutowniczy (stop srebra z tytanem jako elementem aktywnym) zostały znalezione po długotrwałych badaniach i eksploracji.

Ustalenie mechanizmu zużywania narzędzi podczas badania wykazało, że w procesie cięcia zużycie narzędzia diamentowego jest głównie zużywalne w związku chemicznym i występuje niewielkie zużycie mechaniczne i inne formy zużycia. Ustalenie mechanizmu zużycia narzędzia określa zasadę. orientacji narzędzia: powierzchnia kryształu o najlepszej stabilności chemicznej jest umieszczona na tylnej powierzchni narzędzia

6. Systematyczne badania metody szlifowania mechanicznego

Poprzez dogłębne badanie teorii diamentów okazało się, że makroskopowe odkształcenie plastyczne diamentu (w przeszłości sądzono, że diament miał tylko niewielką ilość odkształcenia sprężystego, ale nie miało odkształcenia plastycznego), śladowe zanieczyszczenia w diamentowym krysztale były badane. Według różnych zanieczyszczeń, diament został podzielony na cztery rodzaje, więc różne rodzaje diamentów mogą być wybrane według różnych zastosowań. Ponadto, dzięki systematycznym teoretycznym badaniom nad charakterystyką pękania, właściwościami rozszczepiania i mechanizmem tworzenia powierzchni diamentu, uzyskano dużą ilość danych, opracowano różne teorie i uzyskano bardziej naukowe i głębokie zrozumienie diamentu. Charakterystyka rozwojowa technologii narzędzi diamentowych na tym etapie jest następująca: ponieważ narzędzie do cięcia diamentem jest stosowane w w dziedzinie obronności, zaawansowanych technologii i innych dziedzin, zainwestowano dużą ilość funduszy, a najnowocześniejszy sprzęt, instrumenty i najnowsze metody naukowe są wykorzystywane w badaniach, co stanowi ogromny postęp w rozwoju.

Najnowsza technologia przetwarzania naturalnych narzędzi diamentowych

Pod koniec lat 80. XX wieku szybko rozwinęła się mikro-maszyna jako nowe pole badawcze. Wykorzystanie obróbki mechanicznej do produkcji mikro-elementów mikro-robota (np. Dla mikroobróbki o średnicy 0,1 mm, mikro silnika 0,3 mm itp.) , wymagany jest promień łuku narzędzia 3 ~ 5 m, a precyzja łuku może być kontrolowana i może osiągnąć znaczną długość żywotności narzędzia.

Z analizy materiałów narzędzi skrawających, tylko pojedynczy naturalny diament może sprostać powyższym wymaganiom. Jednocześnie, po prawie dziesięciu latach szybkiego rozwoju, teoria i technologia narzędzi diamentowych zgromadziły bogactwo doświadczeń i są one w zasadzie wyposażone w możliwość opracowania wyżej wymienionych precyzyjnych narzędzi skrawających. Jednak wciąż istnieje luka między wymaganiami narzędzi diamentowych obrabianych za pomocą wspomnianej ultra-precyzyjnej technologii obróbki narzędzi diamentowych i narzędzi do mikroobróbki i bardziej zaawansowane metody przetwarzania muszą być dalej rozwijane. W ostatnich latach opracowano różne metody szlifowania narzędzi diamentowych z różnymi mechanizmami chemicznymi.

1. Metoda termochemiczna dla mechanizmu termicznych metod chemicznych: gdy temperatura wynosi 800 ℃, jeśli powierzchnia diamentu kontaktuje się z żelazem, kryształy diamentu, aby móc pozbyć się jego siatki atomów węgla, rozprzestrzenić się na żelazo w sieci krystalicznej. Metodą termiczną chemicznego procesu szlifowania jest: żelazna tarcza szlifierska w atmosferze wodoru ogrzanej do 800 ℃, diament w kontakcie z tarczą szlifierską i względnie przesuwająca się, diamentowa sieć atomów węgla rozprzestrzeni się na żelazo w krysztale kraty, osiągnąć cel szlifowania diamentu: Atomy węgla wchodzącego do sieci żelaznej reagują z wodorem tworząc metan, który jest uwalniany do powietrza przez prądy powietrza. Stosując metodę termochemiczną, prędkość szlifowania wynosi 40 ~ 2000 warstw atomowych na sekundę.

2. Polerowanie próżniowe plazmy chemicznej, przede wszystkim, za pomocą próżniowego plazmowego osadzania z fazy gazowej na powierzchni tarczy szlifierskiej, z poszyciem warstwy drobnoziarnistego tlenku krzemu, a następnie aktywacji powierzchni diamentu w wysokiej próżni, w tym samym czasie w kontakcie przy obrocie tarczy szlifierskiej, powierzchnia diamentu w stanie aktywacji atomów węgla będzie reagować z krzemionką na tarczy szlifierskiej, mielenie diamentu, powstały tlenek węgla lub gazowy dwutlenek węgla jest wypompowywany z komory reakcyjnej. szybkość tej metody wynosi 1 ~ 3000 m3 / s (około 0,25 ~ 750 warstw atomowych na sekundę).

3. Nieniszcząca metoda mechanicznego polerowania chemicznego: pewna ilość drobnego proszku diamentowego, a nawet drobniejszego (nanometrowego) proszku krzemu dodano do roztworu NaOH, a proszek krzemowy o silnie ujemnej sile elektrostatycznej byłby adsorbowany na pojedynczej brylantowej większe niż do utworzenia diamentowego proszku do szlifowania z silikonową warstwą adsorpcyjną, a następnie zostało pokryte na porowatym dysku szlifierskim z żeliwa. Podczas szlifowania diamentu proszek silikonowy zaadsorbowany na diamentowym proszku do szlifowania z jednej strony zapobiega bezpośredniemu oddziaływaniu diamentowy proszek na powierzchni obrabianego diamentu i chroni powierzchnię obrabianego diamentu przed głębokim uszkodzeniem; z drugiej strony reaguje on z powierzchnią obrabianego diamentu i usuwa warstwę reakcyjną przez słabe działanie szlifujące. Prędkość szlifowania tej metody jest bardzo niska, tylko 1 warstwa atomowa na minutę.