11.精密加工工艺部分_4(刀具)

精密加工工艺部分_4(刀具)

第四部分 高效高精机械加工工艺教材: 先进制造技术 第三章 先进制造工艺与装备 3.2

精密加工工艺部分_4(刀具)

内 容 提 要1

基本概念 工艺方法 机床与刀具技术

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4 . 刀具技术精密加工中常用的刀具材 料 金刚石材料结构与特性

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本节基本要求掌握: 掌握: (超)精密加工中的常用刀具材 料种类 金刚石作为刀具材料的特点

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4.1(超 4.1(超)精密加工中 常见的刀具材料

4.1.1 刀具的基本要求 4.1.2 典型的刀具材料

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4.1.1

刀具的基本要求

很好的高温强度 很好的高温硬度 否则刀具很快会被磨损和软化) (否则刀具很快会被磨损和软化)

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4.1.1

刀具的基本要求

刀具刃口的锋利程度( 刀具刃口的锋利程度(能切除极薄 的金属层). 的金属层) 钝圆半径 rn rn 越小,刀具越 越小, 锋利; 越小, 切削变形越小( 锋利 ; rn 越小 , 切削变形越小 ( 要 其中a 切削厚度 求rn < ap,其中 p -切削厚度 ).

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4.1.2典型的刀具材料 4.1.2典型的刀具材料材料 成分 金刚石 CBN(立 ( 方氮化硼) 方氮化硼) SiC TiC

硬度 6000~10000 6000~8500 HV 随晶体方向 而异 材料 成分 硬度 HV WC 2400 Al2O3 2200

3500

3200

高碳马氏 体 1000

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单晶体天然金刚石刀具(Crude Single Point Diamond Cutter) 研磨: 研磨: (rn)min= 0.002um(理论上) (理论上) (rn)min =0.3~0.08um(我国) (我国)

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4.2

金刚石刀具材料

4.2.1 金刚石晶体构成 4.2.2 金刚石形状 4.2.3 金刚石的特性 4.2.4 人造金刚石

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金刚石金刚石(俗称金刚 是一种矿物名称 金刚石 俗称金刚)是一种矿物名称. 俗称金刚 是一种矿物名称. 化学成分:C,是碳的同素异形体之一, 化学成分: ,是碳的同素异形体之一, 常含有Cr, , , , , , , 常含有 ,Mn,Ti,Mg,Al,Ca,Si, N,B等. , 等 金刚石是碳的结晶体. 金刚石是碳的结晶体.

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4.2.1 金刚石晶体构成

结构最小单元 -> 单 位晶胞-> 位晶胞 晶体

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1. 结构最小单元

由五个碳原子构成的一个正四面体. 由五个碳原子构成的一个正四面体.

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2. 结构最小单元 最小单元中中心的原子, 最小单元中中心的原子 , 同 其他四个锥角顶端的原子保持着 等距离(0.154nm). 等距离( ) 金刚石为共价键结合, 金刚石为共价键结合 , 键与 键之间的角度为109°28'. ° 键之间的角度为

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2. 单位晶胞

许多结构最小单元构成了单位晶胞. 许多结构最小单元构成了单位晶胞. 一个单位晶胞呈平行六面体形状. 一个单位晶胞呈平行六面体形状.

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2. 单位晶胞一个单位晶胞内共有 个原子 一个单位晶胞内共有18个原子. 单位晶胞内共有 个原子. 分布情况: 分布情况: 六面体角点和各个面的 中心.晶胞的内部(四个碳原子). 中心.晶胞的内部(四个碳原子) 单位晶胞的棱长 为0.356nm. .