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天然金刚石刀具制造技术

《天然金刚石刀具制造技术》是2013年哈尔滨工业大学出版社出版的图书,作者是孙涛、宗文俊。 

天然金刚石刀具制造技术基本信息

天然金刚石刀具制造技术图书目录

第1章绪论

1.1天然金刚石刀具对超精密车削加工的重要作用

1.1.1金刚石刀具刃口锋利度对超精密车削加工的重要作用与影响

1.1.2金刚石刀具刀刃几何形状对超精密车削加工的影响

1.1.3金刚石刀具刀刃轮廓精度对超精密车削加工的影响

1.1.4金刚石刀具刀刃微观质量对超精密车削加工的影响

1.2天然金刚石刀具制造技术的发展

1.2.1天然金刚石刀具的制造方法和主要技术指标

1.2.2天然金刚石刀具制造技术的发展

1.2.3天然金刚石刀具应用技术的发展

1.3天然金刚石刀具制造中的关键问题

1.3.1天然金刚石刀具刃磨理论方面的关键问题

1.3.2天然金刚石刀具的设计技术

1.3.3金刚石刀具刃磨的关键工艺技术问题

1.3.4天然金刚石刀具刃磨机床的问题

1.3.5天然金刚石刀具检测与评价方面存在的问题

1.3.6天然金刚石刀具微观应用领域存在的问题

参考文献

第2章天然金刚石晶体特性及预处理技术

2.1天然金刚石晶体特性

2.1.1物理化学性质

2.1.2晶体学特性

2.2天然金刚石的分类与选料

2.2.1金刚石的分类

2.2.2选料原则

2.3天然金刚石的定向

2.3.1人工目测晶体定向

2.3.2激光晶体定向

2.3.3X射线晶体定向

2.4天然金刚石的切割

2.4.1劈割

2.4.2锯切

2.4.3激光切割

2.5天然金刚石的装卡

2.5.1机械夹持法

2.5.2粘结法

2.5.3镶嵌法

2.5.4粉末冶金法

2.5.5钎焊法

参考文献

第3章金刚石刀具的设计与制造方法

3.1金刚石刀具的几何形状设计

3.2金刚石刀具的晶面设计准则

3.3金刚石刀具的传统制造方法及优缺点

3.4金刚石刀具的新型制造方法

参考文献

第4章金刚石晶体的机械研磨理论

4.1金刚石晶体的机械研磨理论与学说

4.2机械研磨过程的分子动力学仿真模拟

4.2.1仿真模型的建立

4.2.2动态研磨力的分布

4.3金刚石晶体的脆塑转变机理

4.3.1机理学说的提出

4.3.2实验验证

4.4金刚石晶体研磨碎屑的相变问题

4.5金刚石晶体的各向异性评价

4.5.1金刚石晶体中PBC

4.5.2各向异性评价模型

4.5.3不同单形中的晶面及其磨削方向

4.6材料去除率的比值模型

4.6.1材料去除率比值和难磨比值的定义

4.6.2(100)前刀面上的材料去除率比值模型

4.6.3(110)前刀面上的材料去除率比值模型

参考文献

第5章天然金刚石刀具研磨机床的设计与制造

5.1天然金刚石刀具对研磨设备的要求

5.2天然金刚石刀具研磨机的发展

5.3天然金刚石刀具研磨机设计方法和步骤

5.4天然金刚石刀具研磨机的机械系统设计

5.4.1研磨机功能分析和整体设计

5.4.2总功能分解

5.4.3两种类型后刀面的研磨

5.4.4原理解组合

5.5总体结构设计方案

5.5.1总体布置的设计

5.5.2坐标系的定义

5.5.3总体参数的确定

5.6研磨机的误差初步分析与建模

5.6.1研磨机的拓扑结构

5.6.2研磨机误差分析

5.6.3空间误差模型

5.6.4误差分配

5.7动力学分析

5.7.1有限元模型的建立

5.7.2结合面处理

5.7.3网格划分

5.7.4载荷加载及求解

5.7.5观察结果

5.8三维外形设计

5.9控制系统的开发

5.9.1电气系统总体方案

5.9.2各轴系控制方案

5.9.3软件功能模块划分

5.9.4软件总体结构设计

5.9.5数据流设计

5.10其他辅助设计

参考文献

……

第6章天然金刚石刀具的机械研磨工艺

第7章金刚石刀具的刃口极限锋利度

第8章天然金刚石刀具的参数检测与质量评价

第9章天然金刚石刀具的应用

名词索引

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天然金刚石刀具制造技术造价信息

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天然金刚石刀具制造技术作者简介

孙涛,教授,博士生导师,1964年生人。1986年本科毕业于哈尔滨工业大学精密仪器系,1991年硕士毕业于哈尔滨工业大学精密仪器及机械专业,1999年获哈尔滨工业大学机械工程学科博士学位。2005年至今任眙尔滨工业大学精密工程研究所所长,兼任国防科技工业超精密机械加工技术研究应用中心副主任,黑龙江省超精密加工与特种加工技术重点实验室主任,中国微米纳米技术学会纳米技术分会常务理事主要研究方向为超精密加工技术、微纳制造技术、超精密检测技术。已发表学术论文120余篇,获省部级奖励5项,培养博士、硕士研究生30余名。

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天然金刚石刀具制造技术常见问题

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天然金刚石刀具制造技术文献

单晶金刚石刀具材料 单晶金刚石刀具材料

单晶金刚石刀具材料

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页数: 1页

单晶金刚石与PCD(或PCD/CC)以及PCD(或PCD/CC)与CVD金刚石之间能很好地相互补充,也存在着一些相互交叉的应用领域。单晶金刚石切出的工件表面呈连续状,而用PCD切出的工件表面呈现出微米量级的不连续状态,因此

天然金刚石 天然金刚石

天然金刚石

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筑神-建筑下载: http://www.zhushen.com.cn 天然金刚石 本标准适用于没有经过人为加工的天然金刚石单晶或其碎块。 一、分 类 1  天然金刚石按有途作为: (1)工艺品用金刚石。 (2)拉丝模用金刚石。 (3)刀具用金刚石。 (4)硬度计压头用金刚石。 (5)地质钻头和石油钻头金刚石。 (6)砂轮刀用金刚石。 (7)玻璃刀用金刚石。 (8)金刚石及修整器用金刚石。 (9)磨料用金刚石。 二、技术要求 2  天然金刚石的技术指标,按不同用途分别规定如下: (1)工艺品用金刚石 --------------------------------------------------------------------- ------------ 级 别 晶体特征 规格

天然单晶金刚石刀具的刃磨特点

超精密加工中,单晶金刚石刀具的两个基本精度是刀刃轮廓精度和刃口的钝圆半径。要求加工非球面透镜用的圆弧刀具刃口的圆度为0.05μm以下,加工多面体反射镜用的刀刃直线度为0.02μm;刀具刃口的钝圆半径(ρ值)表示了刀具刃口的锋利程度,为了适应各种加工要求,刀刃刃口半径范围从20nm~1μm。

单晶金刚石刀具的晶面选择

金刚石晶体属于平面立方晶系,由于每个晶面上原子排列形式和原子密度的不同以及晶面之间距离的不同,造成天然金刚石晶体的各向异性,因此金刚石不仅各晶面表现的物理机械性能不同、其制造难易程度和使用寿命都不相同,各晶面的微观破损强度也有明显差别。金刚石晶体的微观强度可用Hertz试验法来测定,由于金刚石是典型的脆性材料,其强度数值一般偏差较大,主要依赖于应力分布的形态和分布范围,因此适合用概率论来分析。当作用应力相同时,(110)晶面的破损概率最大,(111)晶面次之,(100)晶面产生破损的概率最小。即在外力作用下,(110)晶面最易破损,(111)晶面次之,(100)最不易破损。尽管(110)晶面的磨削率高于(100)晶面,但实验结果表明,(100)晶面较其它晶面具有更高的抗应力、腐蚀和热退化能力。结合微观强度综合考虑,用(100)面做刀具的前后刀面,容易刃磨出高质量的刀具刃口,不易产生微观崩刃。

通常应根据刀具的要求来进行单晶金刚石刀具的晶面选择。一般来说,如果要求金刚石刀具获得最高的强度,应选用(100)晶面作为刀具的前、后刀面;如果要求金刚石刀具抗机械磨损,则选用(110)晶面作为刀具的前、后刀面;如果要求金刚石刀具抗化学磨损,则宜采用(110)晶面作刀具的前刀面,(100)晶面作后刀面,或者前、后刀面都采用(100)晶面。这些要求都需要借助晶体定向技术来实现。

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聚晶金刚石刀具制造技术

制造过程

PCD刀具的制造过程主要包括两个阶段:①PCD复合片的制造:PCD复合片是由天然或人工合成的金刚石粉末与结合剂(其中含钴、镍等金属)按一定比例在高温(1000~2000℃)、高压(5~10万个大气压)下烧结而成。在烧结过程中,由于结合剂的加入,使金刚石晶体间形成以TiC、SiC、Fe、Co、Ni等为主要成分的结合桥,金刚石晶体以共价键形式镶嵌于结合桥的骨架中。通常将复合片制成固定直径和厚度的圆盘,还需对烧结成的复合片进行研磨抛光及其它相应的物理、化学处理。②PCD刀片的加工:PCD刀片的加工主要包括复合片的切割、刀片的焊接、刀片刃磨等步骤。

切割工艺

由于PCD复合片具有很高的硬度及耐磨性,因此必须采用特殊的加工工艺。目前,加工PCD复合片主要采用电火花线切割、激光加工、超声波加工、高压水射流等几种工艺方法,其工艺特点的比较见表1。

表1 PCD复合片切割工艺的比较

工艺方法-工艺特点

电火花加工-高度集中的脉冲放电能量、强大的放电爆炸力使PCD材料中的金属融化,部分金刚石石墨化和氧化,部分金刚石脱落,工艺性好、效率高

超声波加工-加工效率低,金刚石微粉消耗大,粉尘污染大

激光加工-非接触加工,效率高、加工变形小、工艺性差

在上述加工方法中,电火花加工效果较佳。PCD中结合桥的存在使电火花加工复合片成为可能。在有工作液的条件下,利用脉冲电压使靠近电极金属处的工作液形成放电通道,并在局部产生放电火花,瞬间高温可使聚晶金刚石熔化、脱落,从而形成所要求的三角形、长方形或正方形的刀头毛坯。电火花加工PCD复合片的效率及表面质量受到切削速度、PCD粒度、层厚和电极质量等因素的影响,其中切削速度的合理选择十分关键,实验表明,增大切削速度会降低加工表面质量,而切削速度过低则会产生"拱丝"现象,并降低切割效率。增加PCD刀片厚度也会降低切割速度。

焊接工艺

PCD复合片与刀体的结合方式除采用机械夹固和粘接方法外,大多是通过钎焊方式将PCD复合片压制在硬质合金基体上。焊接方法主要有激光焊接、真空扩散焊接、真空钎焊、高频感应钎焊等。目前,投资少、成本低的高频感应加热钎焊在PCD刀片焊接中得到广泛应用。在刀片焊接过程中,焊接温度、焊剂和焊接合金的选择将直接影响焊后刀具的性能。在焊接过程中,焊接温度的控制十分重要,如焊接温度过低,则焊接强度不够;如焊接温度过高,PCD容易石墨化,并可能导致"过烧",影响PCD复合片与硬质合金基体的结合。在实际加工过程中,可根据保温时间和PCD变红的深浅程度来控制焊接温度(一般应低于700℃)。国外的高频焊接多采用自动焊接工艺,焊接效率高、质量好,可实现连续生产;国内则多采用手工焊接,生产效率较低,质量也不够理想。

刃磨工艺

PCD的高硬度使其材料去除率极低(甚至只有硬质合金去除率的万分之一)。目前,PCD刀具刃磨工艺主要采用陶瓷结合剂金刚石砂轮进行磨削。由于砂轮磨料与PCD之间的磨削是两种硬度相近的材料间的相互作用,因此其磨削规律比较复杂。对于高粒度、低转速砂轮,采用水溶性冷却液可提高PCD的磨削效率和磨削精度。砂轮结合剂的选择应视磨床类型和加工条件而定。由于电火花磨削(EDG)技术几乎不受被磨削工件硬度的影响,因此采用EDG技术磨削PCD具有较大优势。某些复杂形状PCD刀具(如木工刀具)的磨削也对这种灵活的磨削工艺具有巨大需求。随着电火花磨削技术的不断发展,EDG技术将成为PCD磨削的一个主要发展方向。

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金刚石刀具简介

金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系 数,以及与非铁金属亲和力小等优点。可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。金刚石刀具类型繁多,性能差异显著,不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。

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