El diamante es el cristal del solo átomo de carbono, y su estructura cristalina pertenece al sistema cristalino cúbico con el centro plano equiaxial (una clase de sistema cristalino con la densidad más alta del átomo). Puesto que el enlace de la vinculación entre los átomos de carbono en diamante es el enlace covalente híbrido sp3, tiene estabilidad y directividad obligatorias fuertes. La estructura cristalina única hace que el diamante tiene la dureza y la rigidez más alta, índice de refracción, conductividad termal, resistencia de abrasión excelente, resistencia a la corrosión y estabilidad de la sustancia química, etc. Las propiedades excelentes del diamante natural pueden cumplir la mayoría de los requisitos de los materiales de la herramienta de corte de la precisión y de la ultra-precisión, y es un material ideal de la herramienta de corte de la precisión. La estructura cristalina uniforme del diamante natural sin límite de grano interno hace que el filo teóricamente alcanza la rectitud y la agudeza del nivel atómico. La dureza, la resistencia de abrasión, la resistencia a la corrosión y la estabilidad de la sustancia química del diamante natural asegure la vida de servicio larga de la herramienta de corte, asegure el corte normal largo continuo, y reduzca el impacto del desgaste de la herramienta en la precisión de las piezas; Su conductividad termal más alta puede reducir temperatura de corte y la deformación termal de piezas. El diamante natural como material superhard de la herramienta de corte, por lo tanto, tiene una posición importante en el campo del proceso mecánico y se ha aplicado extensamente, especialmente en el campo de la precisión estupenda que trabaja a máquina, por ejemplo el proceso usado en reactores nucleares, y la otra alta tecnología en el campo de toda clase de espejo, usado para el misil o el cohete en el giroscopio de la navegación, el substrato del disco duro del ordenador, los componentes del acelerador del arma de electrón y de la ultra-precisión), usando la herramienta natural del diamante ninguna materia en precio o en la precisión que el método que trabaja a máquina tradicional tiene ventajas obvias. El cuadro 1 compara la exactitud y el precio de diversos espejos procesado por las herramientas naturales del diamante y los métodos de pulido y de pulido tradicionales.

Además de los campos de alta tecnología, las herramientas de corte naturales del diamante en el uso de los productos industriales y civiles ordinarios que trabajaban a máquina también aumentado año tras año, se han desarrollado de las piezas tradicionales del reloj que procesaban al pistón de aluminio, joyería, pluma, placas brillantes, piezas de la decoración del metal no ferroso que procesaban, pueden decir que las herramientas de corte naturales del diamante han sido más a fondo campos del proceso mecánico, desempeñan un papel cada vez más importante.

Por otra parte, debido a las propiedades únicas del diamante natural, es muy difícil procesarlo. Debido a la alta dureza del diamante natural, debe ser molido por métodos especiales, que también requiere los altos requisitos técnicos para los operadores. Debido a la buena estabilidad química del diamante natural, no podía ser soldado con autógena durante mucho tiempo en el pasado, y solamente el método mecánico fue utilizado para afianzar el diamante del grande-grano con abrazadera, que dio lugar a la pérdida de materiales del diamante y al precio alto de las herramientas de corte, y también afectó a la precisión de las herramientas y de las piezas de corte.

En los últimos 100 años, los científicos y los técnicos han hecho la investigación y desarrollo a largo plazo en el papel, las perspectivas del uso y los métodos importantes de la puesta en práctica de herramientas del diamante en el proceso mecánico, y resultados fructuosos alcanzados. El desarrollo de la tecnología natural de la herramienta de corte del diamante se revisa en las etapas siguientes.

Tecnología de proceso tradicional de las herramientas naturales del diamante

Las herramientas naturales del diamante fueron desarrolladas después de que Segunda Guerra Mundial para cubrir las necesidades de proceso de las piezas de precisión, de los ornamentos ligeros y de la talla de la joyería. El proceso de fabricación de las herramientas naturales del diamante originó de la tecnología de pulido y de pulido de la joyería del diamante. El desarrollo de las herramientas naturales del diamante ha traído cambios alrededor de significativos en la tecnología de fabricación de relojes y de productos relacionados.

El lapping del método del proceso de la joyería del diamante es: en la goma de pulido del polvo revestido superficial del diamante de la placa de pulido del arrabio mezclada con aceite de oliva y en, y el polvo hecho del diamante embutido en los poros minúsculos en la superficie del arrabio, fijada en monopatín de la abrazadera con los diamantes en él desde el peso de pulido en la placa de pulido que gira en la velocidad.

1. Cuchilla que procesa y que prueba: la calidad de la cuchilla afectará directamente a la calidad del parts.2 procesado. Orientación: la superficie más violenta del desgaste de la herramienta se pone en la superficie cristalina más dura del diamante, para asegurar la vida de servicio más larga de la herramienta. El método tradicional de la orientación UTILIZA generalmente el ojo desnudo orientation.3. Montaje: en curso de corte, las herramientas naturales del diamante deben llevar fuerzas de corte de todas las direcciones. Para asegurar el corte continuo y estable, las herramientas del diamante se deben instalar firmemente en la barra de la herramienta.

La tecnología que soldaba del diamante todavía no había sido inventada, así que la fijación con abrazadera mecánica era la única forma. Debido al proceso simple y el bajo costo de herramientas de corte tradicionales del diamante, todavía se utiliza en trabajar a máquina áspero de las herramientas de corte del diamante hoy. Para mejorar más lejos la tecnología de proceso de la herramienta del diamante, en el medio siglo de personales de la ciencia y de la tecnología en las propiedades físicas y químicas del cristal del diamante y del mecanismo de pulido de la herramienta del diamante, el mecanismo de la formación de la cuchilla, cortando teoría, tecnología que soldaba, mucho trabajo sobre el equipo de pulido de la precisión, y otros temas, como la herramienta natural del diamante en el desarrollo de tecnología de la ultra-precisión que trabajaba a máquina ha puesto una fundación sólida, mucha tema de investigación está continuando hoy.

tecnología que trabaja a máquina de la Ultra-precisión para las herramientas naturales del diamante

A finales de los años 1970, en la investigación de la tecnología de la fusión nuclear del laser, un gran número de reflectores suaves de alta precisión del metal necesitan ser procesados, y la precisión de la aspereza superficial y de la forma del metal suave se requiere para alcanzar el nivel de ultra-precisión. Por ejemplo el uso del pulido tradicional, que pule el proceso los métodos, no sólo tiempo de procesamiento largo, alto coste, operación difícil, y no es fácil alcanzar la exactitud requerida. Por lo tanto, es urgente desarrollar nuevos métodos de proceso. En la demanda real, conducida por tecnología natural del corte del espejo de la ultra-precisión del diamante se está convirtiendo rápidamente, en base de la tecnología de torneado del diamante existente, mejorando la exactitud de la máquina-herramienta y rígido, controle estrictamente el proceso de la vibración y la temperatura derivan, desarrollo de las herramientas de corte naturales del diamante de la ultra-precisión, etc., para formar el proceso del corte de la lente, y convertido en una tecnología especializada. Como una de las tecnologías claves para el corte del espejo de la ultra-precisión, tecnología natural de la herramienta de corte del diamante ha alcanzado la innovación y el desarrollo significativos en la teoría y la práctica, reflejadas principalmente en los aspectos siguientes:

1. Desarrollo de las herramientas del diamante de la ultra-precisión

(1) un borde pulido se introduce entre el filo principal y el filo auxiliar, de modo que la aspereza teórica de la superficie trabajada a máquina esté cercana a cero y el borde pulido esté libre de defectos cuando esté detectado debajo de un microscopio de 500 o higher.(2) la exactitud que trabaja a máquina del ángulo dominante de los alcances del diamantista 2" .(3) la precisión del arco del cortador del arco usado para dar vuelta a la superficie interna alcance el micrón llano.

Porque el equipo de pulido tradicional no puede cumplir los requisitos que trabajan a máquina de las herramientas del diamante de la ultra-precisión, la máquina de pulir del arco y del borde con el transporte de aire se ha desarrollado, y la precisión de pulido puede alcanzar 0,1 m.3. La tecnología y el equipo de la orientación de la precisión se utilizan para orientar las herramientas del diamante con el fin no sólo de proporcionar la vida más larga de la herramienta, pero también de minimizar la fricción entre la superficie de la herramienta y la superficie trabajada a máquina y la tensión en la superficie de la hendidura cerca de la cuchilla. Para hacer esto, un difractómetro más sofisticado de la radiografía es necesario.

El vacío que suelda es una de las brechas más importantes de la tecnología de fabricación de la herramienta del diamante. Por una parte, el método de fijación con abrazadera mecánico tradicional puede llevar a la dislocación y a la vibración minúsculas del diamantista en el proceso del corte, que afectará a la calidad que trabaja a máquina. Por otra parte, debido a la estabilidad química extremadamente alta del diamante sí mismo, es difícil reaccionar con otros metales para alcanzar la soldadura bajo condiciones generales, es decir, el diamante es no-soldable. Para solucionar este problema, la condición especial del diamante que soldaba (ambiente del alto vacío) y la aleación que soldaba (aleación plata-basada con el titanio como elemento activo) fueron encontradas después de la investigación a largo plazo y de la exploración.

El establecimiento de mecanismo del desgaste de la herramienta con el estudio encontró que en el proceso del corte, el desgaste de la herramienta del diamante es principalmente desgaste del vínculo químico, y hay una pequeña cantidad de desgaste mecánico y de otras formas de desgaste. El establecimiento de mecanismo del desgaste de la herramienta determina el principio de orientación de la herramienta: la superficie cristalina con la mejor estabilidad química se pone en la superficie trasera de la herramienta

6. Investigación sistemática sobre método de pulido mecánico

Con el estudio profundizado de la teoría del diamante, se encuentra que la deformación plástica macroscópica del diamante (en el pasado, fue creído que el diamante tenía solamente una pequeña cantidad de deformación elástica pero de ninguna deformación plástica); Las impurezas del rastro en cristal del diamante fueron estudiadas. Según las diversas impurezas, el diamante fue dividido en cuatro clases, así que los diferentes tipos de diamante se podrían seleccionar según diversas APLICACIONES además, con la investigación teórica sistemática sobre las características de la fractura, las características de la hendidura y el mecanismo de la formación superficial del diamante, se han obtenido una gran cantidad de datos, se han formado las diversas teorías, y una comprensión más científica y más profunda del diamante se ha ganado. Las características del desarrollo de la tecnología de la herramienta de corte del diamante en esta etapa son como sigue: mientras que la herramienta de corte del diamante se aplica en campos nacionales de la defensa, de alta tecnología y otro, se invierten una gran cantidad de fondos, y el equipo punta, los instrumentos y los últimos métodos científicos se utilizan en la investigación, haciendo un salto en el desarrollo.

La última tecnología de proceso de las herramientas naturales del diamante

A finales de los años 1980, micrófono - maquinaria como un nuevo campo de la investigación se convirtió rápidamente. ¿El uso del proceso mecánico para la fabricación de micro-componentes del micro-robot (por ejemplo? Para el engranaje micro de la precisión de 0.1m m, el motor micro de 0.3m m, el etc.), el radio del arco de la extremidad de herramienta de 3 ~ se requieren 5 m, y la precisión del arco puede ser controlada, y puede alcanzar una considerable longitud de la vida de la herramienta.

Del análisis de los materiales de la herramienta de corte, solamente el diamante natural del solo cristal puede cumplir los requisitos antedichos. Al mismo tiempo, después de casi diez años de desarrollo rápido, la teoría y la tecnología de las herramientas de corte del diamante han acumulado una gran cantidad de experiencia, y se equipan básicamente de la capacidad de desarrollar las herramientas de corte de alta precisión mencionadas anteriormente. Sin embargo, todavía hay un hueco entre los requisitos de las herramientas de corte del diamante procesadas por la tecnología que trabaja a máquina de la ultra-precisión ya mencionada de las herramientas de corte del diamante y los de herramientas micro-que trabajan a máquina, y métodos de proceso más avanzados necesitan ser desarrollados más a fondo. Estos últimos años, una variedad de métodos se han desarrollado para las herramientas de pulido del diamante con los diversos mecanismos químicos.

1. El método termoquímico para el mecanismo de métodos químicos termales: cuando la temperatura es el ℃ 800, si el contacto de la superficie del diamante con el hierro, cristales del diamante adentro a poder librarse de su enrejado de los átomos de carbono, extensión al hierro en el enrejado cristalino. Usando el método químico termal de pulido el proceso es: el disco abrasivo del hierro en la atmósfera del hidrógeno calentada al ℃ 800, el diamante en contacto con el disco abrasivo y el desplazamiento relativo, enrejado de diamante de los átomos de carbono se separarán al hierro en el enrejado cristalino, alcanzan el propósito de moler el diamante; Los átomos de carbono que entran en el enrejado del hierro reaccionan con hidrógeno al metano de la forma, que es lanzado en el aire por las corrientes de aire. Usando método termoquímico, la velocidad de pulido es 40 ~ 2000 capas atómicas por segundo.

2. El plasma del vacío química puliendo, en primer lugar, usando método físico de la deposición de vapor del plasma del vacío en la galjanoplastia superficial del disco abrasivo a la capa de óxido de silicio granuloso fino, y entonces activa la superficie del diamante en alto vacío, al mismo tiempo en contacto con la rotación del disco abrasivo, la superficie del diamante en el estado de la activación de los átomos de carbono reaccionará con la silicona en el disco abrasivo, pulido de la formación de diamante; El gas resultante del monóxido de carbono o del dióxido de carbono se bombea de la cámara de la reacción. El índice de reacción de este método es 1 ~ 3000 m3/s (cerca de 0,25 ~ 750 capas atómicas por segundo).

3. Método de pulido químico mecánico de seguridad: una determinada cantidad de polvo fino del diamante e incluso (nanómetro llano) un polvo más fino del silicio fueron añadidos en la solución del NaOH, y el polvo del silicio con la fuerza electrostática negativa fuerte sería fijado por adsorción en una sola partícula del diamante mucho más grande que ella para formar el polvo de pulido del diamante con capa de la adsorción del silicio, y entonces estaba revestido en el disco abrasivo poroso del arrabio. Durante el pulido del diamante, el polvo del silicio fijado por adsorción en el polvo de pulido del diamante por una parte previene el impacto directo del polvo del diamante en la superficie del diamante procesado y protege la superficie del diamante procesado contra daño profundo; por otra parte, reacciona con la superficie del diamante procesado y quita la capa de la reacción por la acción de pulido débil. La velocidad de pulido de este método es muy baja, solamente 1 capa atómica por minuto.