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1、2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构 1）极高的硬度硬度、极高的耐磨性耐磨性和极高的弹性模量弹性模量。 2）刃口能磨得极其锋锐锋锐，刃口半径值极小刃口半径值极小，能实现超薄切削厚度。 3）刀刃无缺陷刀刃无缺陷，切削时刃形将复制在被加工表面上，从而得到超光滑的镜面。 4）与工件材料的抗粘性好抗粘性好、化学亲和性小化学亲和性小、摩擦系摩擦系数低数低，以得到极好的加工表面完整性。不可替代的超精密切削刀具材料：单晶金刚石。一、超精密切削对刀具的要求2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构w硬度最高，各向异性，不同晶向的物理性能相差很大。w优质天然单晶金刚石：多数为规整的8面
2、体或菱形12面体，少数为6面立方体或其他形状，浅色透明，无杂质、无缺陷。w大颗粒人造金刚石在超高压、高温下由子晶生长而成，并且要求很长的晶体生长时间。w人造单晶金刚石已用于制造超精密切削的刀具。二、金刚石的性能2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构二、金刚石的性能图7-1 （a 天然单晶金刚石 （b 人造单晶金刚石图（a图（b2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构 三、金刚石的晶体结构1、晶体结构晶格晶格晶格晶格晶体结构指晶体内部原子规则排列的方式。 晶体结构不同，其性能往往相差很大。为了便于分析研究各种晶体中原子或分子的排列情况，通常把原子抽象为几何点，并用许多假
3、想的直线连接起来，这样得到的三维空间几何格架称为晶格。 2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构晶胞晶胞 YXZbac组成晶格的最小几何单元称组成晶格的最小几何单元称为晶胞，为晶胞，晶胞各边的尺寸晶胞各边的尺寸a、b、c称为晶格常数，晶胞各称为晶格常数，晶胞各边之间的相互夹角分别以边之间的相互夹角分别以、表示表示 。 根据根据6个参数间的相互关系，个参数间的相互关系，可将全部空间晶格归属于可将全部空间晶格归属于7种种类型，即类型，即7个晶系：三斜、单个晶系：三斜、单斜、正交、六方、菱方、四斜、正交、六方、菱方、四方、立方；方、立方；金刚石属于六方金刚石属于六方晶系。晶系。2.7超精
4、密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构2、晶体中的晶面和晶轴晶面：晶面：通过原子中心的平面，即晶体中各种方位上的原子面。通过原子中心的平面，即晶体中各种方位上的原子面。晶轴：晶轴：与晶面垂直的轴。与晶面垂直的轴。ZYX2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构 晶体中原子排列的规律性，可以从晶面上反映出来。许多性能都和晶体中的特定晶面密切联系，为了便于研究和表述不同晶面上原子排列情况与特征，给各种晶面规定一定的符号，这种符号叫做“晶面指数”。确定晶面指数的步骤如下：（1）设晶格中某一原子为原点，通过该点平行于晶胞的三棱边作OX、OY、OZ三坐标轴，以晶格常数a、b、c分别作为相应
5、的三个坐标轴上的度量单位，求出所需确定的晶面在三坐标轴上的截距。（2）将所得三截距之值变为倒数。（3）再将这三个倒数按比例化为最小整数，并加上一圆括号，即为晶面指数，一般表示为（hkl）。晶体中的晶面指数晶体中的晶面指数晶体中的晶面指数晶体中的晶面指数: :2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构晶面指数的例子：晶面指数的例子：晶面指数的意义：晶面指数所代表的不仅是某一晶面，而是代表着 一组相互平行的晶面。在晶体内凡晶面间距和晶面上原子的分布完全相同，只是空间位向不同的晶面可以归并为同一晶面族，以h k l表示。2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构3、金刚石晶体的晶
6、面（面网）和晶轴、金刚石晶体的晶面（面网）和晶轴根据晶体学原理，金刚石属于六方晶系，主要有三个主要的晶面（100）、（111）、（110），与（100）垂直的晶轴为4次对称轴，与（111）垂直的晶轴为3次对称轴，与（100）垂直的晶轴为2次对称轴。规整的单晶金刚石晶体有八面体、十二面体和六面体，八面体、十二面体和六面体中均有3根4次对称轴、4根3次对称轴、6根2次对称轴。八面体有八个（111）晶面围成的外表面,菱形十二面体有十二个（110）晶面围成外表面，六面立方体有六个（100）晶面围成外表面。2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构 2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和
7、晶体构晶面（面网）（100）（110）（111）面网的最小单元面积原子数4x1/4+1=24x1/4+2x1/2+2=43x1/6+3x1/2=2面网密度（致密度）面网距4、金刚石的晶面（面网）、致密度、面网距、金刚石的晶面（面网）、致密度、面网距D金刚石晶体中单位晶胞的棱边长2.7超精密切削对刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构5、金刚石晶体的解理现象、金刚石晶体的解理现象解理现象解理现象是某些晶体特有的现象，晶体受到定向的机械力作用时，沿平行于某个平面平整的劈开的现象。（111）面的面间距(0.154nm）是金刚石晶体中所有晶面间距中的最大的一个，并且其中的连接共价键数最少，只需击破一个价键就可使其劈开。金刚石的解理现象即沿解理面（111）平整的劈开两半，且金刚石的破碎和磨损都和解理现象直接有关。结束
