Le diamant est le cristal de l'atome de carbone simple, et sa structure cristalline appartient au système en cristal cubique avec le centre plat équiaxe (un genre de système en cristal avec la densité d'atome la plus élevée). Puisque le lien de liaison entre les atomes de carbone dans le diamant est la liaison sp3 covalente hybride, il a la stabilité et la directivité obligatoires fortes. La structure cristalline unique fait le diamant avoir la dureté et la rigidité la plus élevée, indice de réfraction, conduction thermique, excellente résistance à l'abrasion, résistance et stabilité à la corrosion de produit chimique, etc. Les excellentes propriétés du diamant naturel peuvent répondre à la plupart des exigences des matériaux d'outil de coupe de précision et d'ultra-précision, et c'est un matériel idéal d'outil de coupe de précision. La structure cristalline uniforme du diamant naturel sans joint de grain interne fait le tranchant théoriquement atteindre la rectitude et l'acuité du niveau atomique. La dureté, la résistance à l'abrasion, la résistance à la corrosion et la stabilité de produit chimique du diamant naturel assurez la longue durée de vie de l'outil de coupe, assurez la longue coupe normale continue, et réduisez l'impact de l'usure de l'outil sur la précision de pièces ; Sa conduction thermique plus élevée peut réduire la température de coupe et la déformation thermique des pièces. Le diamant naturel en tant que matériel superhard d'outil de coupe a, donc, une position importante dans le domaine du traitement mécanique et a été largement appliqué, particulièrement en champ de précision superbe usinant, comme le traitement utilisé dans des réacteurs nucléaires, et toute autre technologie de pointe dans le domaine de toutes sortes de miroir, utilisées pour le missile ou la fusée dans le gyroscope de navigation, le substrat de disque dur d'ordinateur, les composants d'accélérateur de canon électronique et d'ultra-précision), utilisant l'outil naturel de diamant aucune matière sur le prix ou sur la précision que la méthode de usinage traditionnelle a des avantages évidents. Le tableau 1 compare l'exactitude et le prix de divers miroirs traités par les outils naturels de diamant et les méthodes de meulage et de polissages traditionnelles.

En plus des champs de pointe, des outils de coupe naturels de diamant dans l'application des produits industriels et civils ordinaires usinant également accru d'année en année, a été développés à partir des pièces traditionnelles de montre traitant au piston en aluminium, bijoux, stylo, plats brillants, pièces de décoration en métal non ferreux traitant, peuvent dire que les outils de coupe naturels de diamant a été encore des champs de traitement mécanique, joue de plus en plus un rôle important.

D'autre part, en raison des propriétés uniques du diamant naturel, il est très difficile de le traiter. En raison de la dureté élevée du diamant naturel, il doit être rectifié par des méthodes spéciales, qui exige également des impératifs techniques élevés pour des opérateurs. En raison de la bonne stabilité chimique du diamant naturel, il ne pouvait pas être soudé pendant longtemps dans le passé, et seulement la méthode mécanique a été employée pour maintenir le diamant de grand-grain, qui a eu comme conséquence les déchets des matériaux de diamant et le prix élevé des outils de coupe, et a également affecté la précision des outils de coupe et des pièces.

Pendant les dernières 100 années, les scientifiques et les techniciens ont fait la recherche et développement à long terme sur le rôle, les perspectives d'application et les méthodes importants d'exécution d'outils de diamant dans le traitement mécanique, et les résultats fructueux réalisés. Le développement de la technologie naturelle d'outil de coupe de diamant est passé en revue aux étapes suivantes.

Technologie transformatrice traditionnelle des outils naturels de diamant

Des outils naturels de diamant ont été développés après que la deuxième guerre mondiale pour répondre aux besoins de traitement des pièces de précision, des ornements légers et du découpage de bijoux. Le processus de fabrication des outils naturels de diamant a provenu de la technologie de meulage et de polissage des bijoux de diamant. Le développement des outils naturels de diamant a provoqué des modifications importantes dans la technologie manufacturière des montres et des produits connexes.

Le recouvrement de la méthode de processus de bijoux de diamant est : sur la pâte de meulage de poudre enduite extérieure de diamant de plat de meulage de fonte mélangée à l'huile d'olive et dans, et la poudre faite de diamant marquetée dans les pores minuscules sur la surface de la fonte, fixe en planche à roulettes de bride avec des diamants là-dessus depuis le poids de meulage du plat de meulage tournant à la grande vitesse.

1. Lame traitant et examinant : la qualité de la lame affectera directement la qualité du parts.2 traité. Orientation : la surface d'usage la plus violente de l'outil est placée sur la surface en cristal la plus dure du diamant, afin d'assurer la plus longue durée de vie de l'outil. La méthode traditionnelle d'orientation EMPLOIE généralement l'oeil nu orientation.3. Montage : en cours de coupe, les outils naturels de diamant devraient soutenir des forces de coupe de toutes les directions. Afin d'assurer la coupe continue et stable, des outils de diamant doivent être fermement installés sur la barre d'outil.

La technologie de soudure de diamant n'avait pas été encore inventée, ainsi le fixage mécanique était la seule manière. En raison du processus et du coût bas simples d'outils de coupe traditionnels de diamant, il est encore employé dans l'usinage approximatif des outils de coupe de diamant aujourd'hui. Afin d'améliorer plus loin la technologie transformatrice d'outil de diamant, au demi-siècle du personnel de la science et technologie sur les propriétés physiques et chimiques du cristal de diamant et du mécanisme de meulage d'outil de diamant, le mécanisme de formation de la lame, coupant la théorie, technologie de soudure, beaucoup de travail sur l'équipement de meulage de précision, et d'autres sujets, comme outil naturel de diamant dans le développement des technologies de usinage d'ultra-précision a jeté une base solide, beaucoup domaine de recherche aujourd'hui continue.

technologie de usinage d'Ultra-précision pour les outils naturels de diamant

Vers la fin des années 1970, dans la recherche de la technologie de fusion nucléaire de laser, un grand nombre de réflecteurs mous à haute précision en métal doivent être traités, et la précision d'aspérité et de forme du métal mou sont exigées pour atteindre le niveau de l'ultra-précision. Comme l'utilisation du meulage traditionnel, polissant le de transformation des méthodes, non seulement longue durée de la transformation, coût élevé, opération difficile, et n'est pas facile de réaliser l'exactitude exigée. Par conséquent, il est urgent pour développer de nouvelles méthodes de transformation. Dans une vraie demande, conduite par technologie naturelle de coupe de miroir d'ultra-précision de diamant se développe rapidement, sur la base de la technologie de rotation de diamant existant, en améliorant l'exactitude de la machine-outil et rigide, commandez strictement le processus de la vibration et la température dérivent, développement des outils de coupe naturels de diamant d'ultra-précision, etc., pour former le processus de coupe de lentille, et développé en technologie spécialisée. Comme une des technologies clé pour la coupe de miroir d'ultra-précision, technologie naturelle d'outil de coupe de diamant a réalisé l'innovation et le développement significatifs dans la théorie et la pratique, principalement reflétées dans les aspects suivants :

1. Développement des outils de diamant d'ultra-précision

(1) un bord poli est présenté entre le tranchant principal et le tranchant auxiliaire, de sorte que la rugosité théorique de la surface usinée soit proche de zéro et le bord poli soit exempt des défauts une fois détecté sous un microscope de 500 ou higher.(2) l'exactitude d'usinage de l'angle principal des portées de tailleur de diamants 2" .(3) la précision d'arc du coupeur d'arc utilisé pour tourner la surface interne atteigne le micron de niveau.

Puisque l'équipement de meulage traditionnel ne peut pas répondre aux exigences de usinage des outils de diamant d'ultra-précision, l'arc et la machine affûteuse avec le galet pneumatique a été développé, et la précision de meulage peut atteindre 0,1 m.3. La technologie et l'équipement d'orientation de précision sont employés pour orienter des outils de diamant afin de fournir non seulement la plus longue vie d'outil, mais afin de réduire au minimum également le frottement entre la surface d'outil et la surface usinée et l'effort sur la surface de décolleté près de la lame. Pour faire ceci, un diffractometer plus sophistiqué de rayon X est nécessaire.

Le vide soudant est l'une des percées les plus importantes en technologie manufacturière d'outil de diamant. D'une part, la méthode de fixage mécanique traditionnelle peut mener au déplacement et à la vibration minuscules du tailleur de diamants dans le processus de coupe, qui affectera la qualité de usinage. D'autre part, en raison de la stabilité chimique extrêmement élevée du diamant elle-même, il est difficile de réagir avec d'autres métaux pour réaliser la soudure dans des conditions générales, c.-à-d., le diamant est non-soudable. Afin de résoudre ce problème, l'état spécial du diamant de soudure (environnement de vide poussé) et l'alliage de soudure (alliage basé sur argent avec du titane en tant qu'élément actif) se sont avérés après recherche et exploration à long terme.

L'établissement du mécanisme d'usure de l'outil par l'étude a constaté que dans le processus de coupe, l'usure de l'outil de diamant est principalement usage de liaison chimique, et il y a un peu d'usage mécanique et d'autres formes d'usage. L'établissement du mécanisme d'usure de l'outil détermine le principe de l'orientation d'outil : la surface en cristal avec la meilleure stabilité chimique est placée sur la surface arrière de l'outil

6. Recherche systématique sur la méthode de meulage mécanique

Par l'étude approfondie de la théorie de diamant, on le constate que la déformation en plastique macroscopique du diamant (en passé, on l'a cru que le diamant n'a seulement eu un peu de déformation élastique mais aucune déformation en plastique) ; Les impuretés de trace dans le cristal de diamant ont été étudiées. Selon les différentes impuretés, le diamant a été divisé en quatre sortes, ainsi différents genres de diamant pourraient être choisis selon différentes UTILISATIONS en outre, par la recherche théorique systématique sur les caractéristiques de fracture, les caractéristiques de décolleté et le mécanisme de formation extérieure du diamant, un grand nombre de données ont été obtenues, de diverses théories ont été formées, et une compréhension plus scientifique et plus profonde de diamant a été gagnée. Les caractéristiques de développement de la technologie d'outil de coupe de diamant dans cette étape sont comme suit : pendant que l'outil de coupe de diamant est appliqué dans domaines de défense nationale, de pointe et autre, un grand nombre de fonds sont placés, et l'équipement tranchant, les instruments et les dernières méthodes scientifiques sont employés dans la recherche, faisant un saut à l'étude.

La dernière technologie transformatrice des outils naturels de diamant

Vers la fin des années 1980, micro - machines comme un nouveau champ de recherches s'est développé rapidement. L'utilisation du traitement mécanique pour la fabrication des micro-composants de micro-robot (comme ? Pour la vitesse micro de précision de 0.1mm, le moteur micro de 0.3mm, etc.), le rayon d'arc de pointe de 3 | 5 m sont exigés, et la précision d'arc peut être commandée, et peut atteindre une durée considérable de la vie d'outil.

De l'analyse des matériaux d'outil de coupe, seulement le diamant naturel de monocristal peut répondre aux exigences ci-dessus. En même temps, après presque dix ans de développement rapide, la théorie et la technologie des outils de coupe de diamant ont accumulé une quantité d'expérience, et elles sont fondamentalement équipées de la capacité de développer les outils de coupe à haute précision mentionnés ci-dessus. Cependant, il y a toujours un espace entre les conditions des outils de coupe de diamant traités par la technologie de usinage d'ultra-précision mentionnée ci-dessus des outils de coupe de diamant et ceux des outils de micro-usinage, et des méthodes de transformation plus avancées doivent être encore développées. Ces dernières années, un grand choix de méthodes ont été développées pour les outils de meulage de diamant avec de divers mécanismes chimiques.

1. La méthode thermochimique pour le mécanisme des méthodes chimiques thermiques : quand la température est le ℃ 800, si le contact de surface de diamant avec du fer, cristaux de diamant dedans à pouvoir se débarasser de son trellis des atomes de carbone, diffusion au fer dans le réseau cristallin. Suivre la méthode chimique thermique de meulage le processus est : la meule de fer en atmosphère d'hydrogène de chauffage au ℃ 800, le diamant en contact avec la meule et le glissement relatif, trellis de diamant des atomes de carbone s'écarteront au fer dans le réseau cristallin, réalisent le but de rectifier le diamant ; Les atomes de carbone entrant dans le trellis de fer réagissent avec de l'hydrogène au méthane de forme, qui est déchargé dans l'air par des courants d'air. Suivre la méthode thermochimique, la vitesse de meulage est 40 | 2000 couches atomiques par seconde.

2. Le plasma de vide chimique polissant, tout d'abord, suivre la méthode physique de dépôt en phase vapeur de plasma de vide sur l'électrodéposition extérieure de meule par couche d'oxyde de silicium granuleux fin, et activent alors la surface du diamant dans le vide poussé, en même temps en contact avec la rotation de la meule, la surface de diamant dans l'état d'activation d'atomes de carbone réagira avec de la silice sur la meule, meulage de la formation de diamant ; Le gaz en résultant d'oxyde de carbone ou de dioxyde de carbone est pompé hors de la chambre de réaction. Le taux de réaction de cette méthode est 1 | 3000 m3/s (environ 0,25 | 750 couches atomiques par seconde).

3. Méthode de polissage chimique mécanique sans effet négatif : une poudre fine de diamant et encore (nanomètre de niveau) poudre plus fine de silicium ont été ajoutées dans la solution de NaOH, et la poudre de silicium avec la force électrostatique négative forte serait adsorbée sur une particule simple de diamant beaucoup plus grande qu'elle pour former la poudre de meulage de diamant avec la couche d'adsorption de silicium, et alors elle était enduite sur la meule de fonte poreuse. Pendant le meulage du diamant, la poudre de silicium adsorbée sur la poudre de meulage de diamant d'une part empêche l'impact direct de la poudre de diamant sur la surface du diamant traité et protège la surface du diamant traité contre des dommages profonds ; d'autre part, elle réagit avec la surface du diamant traité et enlève la couche de réaction par action de meulage faible. La vitesse de meulage de cette méthode est très basse, seulement 1 couche atomique par minute.