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【连载•木材切削原理与木工刀具(285)】一一

发布日期:2019-10-16 00:07 作者:AG平台

  原标题:【连载•木材切削原理与木工刀具(285)】一一金刚石刀具的刃磨!

  金刚石刀具刃磨工艺方法是获得刃口锋利、表面粗糙度值小、刃口锯齿度小的金刚石刀具的关键。目前常见的金刚石刀具刃磨工艺方法有以下几种。

  (1)离子束溅蚀法:是采用高能氨离子轰击金刚石刀具表面的碳原子,使刀具碳原子逐个排除的微细加工方法,适用于加工微小金刚石刀具,所得到的金刚石刀具表面粗糙度值(Ra)为几个纳米。

  (2)热化学抛光法:一般是在流动氢气(或4%H2+96%Ar)气氛中、750-1050℃高温下,金刚石刀具表面与低碳钢(或纯铁)研磨盘接触并滑移,金刚石刀具表面活化碳原子扩散到低碳钢(或纯铁)晶体中,而达到刀具材料去除目的。扩散到低碳钢(或纯铁)中的碳原子与周围的氢气反应生成甲烷并随气流排出。

  热化学抛光效率取决于碳原子的扩散速率,影响因素有温度、正压力、磨盘转速等。该方法可使金刚石刀具表面粗糙度值(Ra)达到几个纳米,表面变质层较浅。

  (3)真空等离子化学抛光法:图12-10是真空等离子化学抛光法的加工原理图。转动的研磨盘被中间的高真空区分为左右两部分,左边为沉淀区,表面是采用真空等离子物理气相沉积(PVD)所制得的氧化硅镀层,右边为金刚石刀具研磨区。刀具材料去除过程是金刚石刀具表面活化碳原子在研磨区被氧化硅所氧化,生成CO或CO2后由真空泵抽出。该方法研磨出的金刚石刀具刃口质量非常高,但刀具材料去除率比较低,一般约为每秒0.25-750个原子层。

  (4)化学辅助机械抛光与光整法:该方法是先对金刚石刀具进行传统的机械研磨,得到表面比较粗糙(Ra1um)和尺寸精度不太高的刀具原形后再对其进行化学抛光和光整。

  化学抛光和光整是将坩埚中的KNO3晶体加热到650-900℃,使其变成熔融的液体后倒到旋转的Al2O3研磨盘上,然后把金刚石刀具研磨部分浸入熔融的KNO3液体中。高温液体中的金刚石表面碳原子发生活化,与高氧化性的KNO3进行氧化反应,生成CO或CO2气体排出。该过程的氧化作用在金刚石刀具与研磨盘接触的表面波峰处比较激烈,即波峰处材料去除率高,以此达到化学抛光、光整的目的,可得到质量很高的金刚石刀具,表面粗糙度值(Ra)可达到几个纳米。

  (5)氧化刻蚀法:该方法采用高纯度氧气或含氧水蒸气,使金刚石表面碳原子在高温作用下(纯氧1100℃,含氧水蒸气650~900℃)发生氧化反应形成碳氧化物,并随氧气流或水蒸气流一起排出。用此方法加工后的金刚石表面粗糙度值(Ra)可达几个纳米。

  (6)激光刻蚀法:该方法采用1-100Hz的单束或多束Nd-YAG激光照射金刚石表面使其在局部高温作用下发生烧蚀。考虑到多晶金刚石晶体的晶界对加工精度有影响,所以本方法只适合对单晶体金刚石表面进行粗加工。经过刻蚀后的金刚石表面粗糙度值(Ra)可达几十纳米。


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