金刚石外圆锯切工艺及工装研究

发布时间：2021-09-19 01:33

　　锯切天然金刚石可以获得表面质量很好的金刚石切割面,因此仍然被广泛应用。但切割质量很大程度上受到切割工艺的影响,而当今锯切工艺还不够完整,相关的锯切机理以及锯切因素对切割面表面质量的影响还不够明确。并且锯切后的金刚石表面经常出现一些缺陷,这严重影响了金刚石切割面的表面质量。目前对于金刚石切割的研究主要侧重于切割方法以及不同加工方法对切割面表面质量的影响,但关于切割工艺对表面质量的影响以及切割面缺陷抑制等方面的研究相对较少。因此对锯切工艺、缺陷表面的成因及抑制方法进行研究,这对于金刚石行业的发展就显得尤为重要。本文首先分析了天然金刚石材料的去除机理,根据材料去除机理对锯切工艺进行了补充和拓展,并深入研究了锯切工艺对金刚石切割面表面质量的影响。随后,结合材料去除机理和工艺研究对正八面体金刚石进行了变参数锯切实验,获得了带有表面缺陷的金刚石切割面。利用相关设备对金刚石切割面进行检测,获得了切割面的粗糙度情况,得知了金刚石切割面有部分金刚石转变成了碳的同素异形体,并确定了缺陷的类型,即刀纹和崩角。针对金刚石切割面的不同缺陷,从锯切工艺和切割装置两方面对其成因进行了深入研究。结果表明除锯切工艺外,... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

金刚石的应用天然金刚石的切割是其加工过程中非常重要的一个环节，切割面加工质量的好

第1章绪论2割面质量的好坏，很大程度上依赖工人的经验和对机器操作的熟练程度，缺乏一套完善的理论与锯切工艺来指导工人的切割工作。其次，锯切金刚石表面也会存在一定的缺陷，如刀纹和崩角等。但是对于这些缺陷的成因以及如何抑制缺陷的产生，相关研究还非常少。所以，本文对现有锯切工艺进行总结和完善，加入相关锯切因素对锯切加工过程以及切割面表面质量的影响。再对缺陷的成因从锯切理论和工艺流程两方面进行分析，根据缺陷成因的分析结果，提出了相应的缺陷抑制和解决办法，最终有效的抑制了缺陷的产生，得到了表面质量很好的天然金刚石切割面。这对于金刚石后续的加工以及金刚石的应用具有重要意义和价值。1.2金刚石切割技术的国内外研究现状1.2.1金刚石材料特性的研究现状天然金刚石是面心立方结构的原子晶体，其晶体结构如图1.2所示。在其晶体结构中，碳原子在四面体的顶角和中心位置，对称性非常强，这种晶体结构中的C-C共价键很强，没有自由移动的电子，所以导致了金刚石硬度大、熔点高、不导电等特点。图1.2金刚石的晶体结构金刚石属于立方晶系，常见的多为8面体和12面体金刚石。金刚石的晶格常数为0.356683nm，碳原子间的最小距离为0.15445nm，每个晶胞由8个碳原子构成，碳原子的位置分别为（000），（1/21/20）,（01/21/2）,（1/201/2）,(1/41/41/4),(3/43/41/4),(1/43/43/4),(3/41/43/4)。通常情况下，金刚石的密度为3.51524g.cm-3。在有催化剂的情况下，当加热到900k左右的温度时，金刚石开始石墨化，如果是在惰性气体环境下，则需要加热到1800k，金刚石才会发生石墨化。金刚石是一种典型的各向异性材料，它的弹性模量在不同的晶面上是不同的，它的数值在1050-1207GPa之间

镆园??逍?式存在的，并且有三种以上的空间排列模式，如图1.4所示，包裹体的存在会影响金刚石的物理和化学性质。李和胜[19]等人通过研究发现，在机械加工应用时，金刚石有时会处于高温环境，若包裹体的膨胀系数比金刚石大，当体系受热膨胀时，包裹体会挤压附近的金刚石，轻则产生应变，重则产生大量裂隙，使金刚石破碎。除了这些杂质缺陷，金刚石还具有很强的各向异性。李增强[20]等人认为，金刚石的各向异性使其各个晶面的性能不同，所以各个晶面的机械加工特性也不同，因此有金刚石“好磨”“难磨”之分。a)b)图1.4X射线扫描得到的金刚石内部不同形态的杂质图a)金刚石内部杂质b)金刚石内部杂质经过国内外众多学者的研究发现，金刚石的这些材料特性对于金刚石本身的一些物理和化学有很大的影响，不仅如此这些材料特性对于金刚石后续的加工也有很大的影响。由于天然金刚石很高的强度硬度以及稳定的sp3杂化共价键连接，使其具有很高的耐磨性，因此金刚石的研磨和锯切效率都比较低。另外由于天然金刚石具有很强


本文编号：3400740