專利名稱：鉆石光纖切割刀加工設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆石切割刀加工設(shè)計方法，特別是鉆石光纖切割刀加工設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
鉆石是一種貴重的工具材料，是世界上最硬的天然物質(zhì)。鉆石因硬度高而用作超硬工具，由于鉆石是一種晶體材料，而超硬工具中的刀削工具必須采用鉆石的單晶體來加工，單晶體的異向性和解理特性會使鉆石刀具的耐沖擊水平很低，造成鉆石刀刃強(qiáng)度很低，在加工和使用過程中鉆石會很容易出現(xiàn)裂碎現(xiàn)象。為了使鉆石刀具的刀刃強(qiáng)度能達(dá)到刀具使用的強(qiáng)度要求，通常在刀具設(shè)計上采用比較大的刀具楔角，普通鉆石刀具的楔角都大于75度角，通過增大楔角可以提高刀刃的強(qiáng)度。當(dāng)然，刀具楔角大，刀楔大鋒利度就比較低，刀具的性能就差。
鉆石既然是最硬的物質(zhì)，那么要對鉆石晶體進(jìn)行加工，就只能根據(jù)單晶體異向性的差異來設(shè)計鉆石刀具的加工，這就是根據(jù)鉆石單晶體各個不同方向上存在的硬度差異來設(shè)計鉆石刀具，通常的方法是對一塊鉆石單晶作一個方向的選擇，稱晶體定向，這個選擇的晶體方向應(yīng)該能避開主要容易裂開的解理方向，使刀刃不致于因?yàn)橐琢阉槎鵁o法使用，同時，這個方向應(yīng)能保證刀刃的二個刀刃面中有一個刀刃面從刀刃的逆向可以對鉆石晶體進(jìn)行加工。
精密鉆石光纖切割刀是一種用于光纖對接的專用刀具，它的加工難度在于(1)非常小，屬于微型鉆石刀，加工過程定向、固定、檢測都比較難；(2)光纖切割需要刀刃非常鋒利，刀具的楔角很小，為60度角，與普通鉆石刀具相比，楔角減少15-20度角，對刀刃強(qiáng)度影響較大；(3)光纖切割刀需要多次返修，直到不能使用才報廢。因此，對鉆石工藝的重復(fù)性要求很高。對于這樣一種刀具，用已知的加工方法都無法保證加工刀具的刀刃強(qiáng)度和加工工藝的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使光纖刀的刀刃強(qiáng)度得到提高，加工工藝簡化可靠，重新修復(fù)效率高、質(zhì)量高的鉆石光纖切割刀加工設(shè)計方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計方法a.選擇Ia或Ib型天然金剛石，體積達(dá)到10mm3以上的完好晶形，品質(zhì)達(dá)到車刀級金剛石；b.對晶體作初步定向按晶體形態(tài)確定刀刃方向的二個L4對稱軸；c.驗(yàn)證加工基面基面與二個L4軸平行；基面與(111)晶面呈54°44′夾角；基面與階梯狀生長紋平行；基面與(111)晶面上的三角錐中的一邊平行；基面與(111)晶面上的凹蝕紋的一邊平行；基面與(110)晶面上的網(wǎng)紋和(210)溶蝕面確定L4軸方向；根據(jù)中等解理和不完全解理校準(zhǔn)基面；d.精確確定二個對稱的刀刃面，然后確定與加工基面垂直的兩個刀面；e.用二個刀面分別定位固定，加工或修復(fù)刀刃。
由于上述的定向及刀刃結(jié)構(gòu)，決定了光纖刀加工工藝的定向、定位、及加工過程鉆石琢磨的完全對稱的規(guī)律，這對提高這種極小刀具在工藝加工中的固定、定位、定位檢測的標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)造了條件。當(dāng)?shù)度行璺敌迺r，由于每把刀的精確定向，只要按加工的刀平面作固定，就可重新對任一刀面作修復(fù)，重新修復(fù)的加工精度很高。


下面結(jié)合

對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步描述。
圖1為本發(fā)明采用的定位座標(biāo)；圖2為本發(fā)明的定位特征圖；圖3為本發(fā)明的刀刃結(jié)構(gòu)圖。
1為刀刃方向。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明采用的球面定位座標(biāo)，球面坐標(biāo)是根據(jù)極射赤平投影來表示多個平面在三維空間的位置，由極距角ρ和方位角φ來表示一個平面在確定的三維空間與其它平面的相對關(guān)系。
本發(fā)明是一種能比較可靠地運(yùn)用晶體異向性中的對稱規(guī)律，對鉆石光纖刀加工前的原料作精確地定向，通過適合這種精密微型刀具加工的加工設(shè)計，提高加工過程的標(biāo)準(zhǔn)化，提高刀刃相對面網(wǎng)密度高和刀刃共價鍵結(jié)構(gòu)的對稱性，使光纖刀的刀刃強(qiáng)度得到提高，加工工藝簡化可靠，重新修復(fù)效率高、質(zhì)量高。
1.精確可靠定向?qū)w不同形態(tài)的結(jié)晶方向(晶形)和溶解特征對晶體作二個晶軸即二個L4軸的初步確定，這樣可以初步確定一個加工基面。這個基面應(yīng)比較平行于(100)晶面(注2)。根據(jù)布拉維法則及逆布拉維法則理論，可以按結(jié)晶與溶解的具體形態(tài)特征確定這個基面和對這個基面作晶軸位置的判斷(分度)，這些特征主要為(111)晶面位置(平面)；階梯狀生長紋；(111)晶面上的三角錐；凹蝕紋；(110)晶面上的網(wǎng)狀生長紋；(111)解理面；(100)凹蝕紋；(110)不完全解理；(210)溶蝕特征。
根據(jù)設(shè)計的晶向位置以初步確定的加工基面向二個(111)晶面傾斜54°44′～59°，將兩個傾斜面的磨擦硬度調(diào)整到對稱狀態(tài)，此時的基面可作光纖切割刀加工的精確基面。
具體實(shí)施步驟1.選擇Ia或Ib型天然金剛石，體積達(dá)到10mm3以上的完好晶形，品質(zhì)達(dá)到車刀級金剛石。
2.對晶體作初步定向按晶體形態(tài)確定刀刃方向的二個L4對稱軸。
3.驗(yàn)證加工基面(見圖2)基面與二個L4軸平行；基面與(111)晶面呈54°44′夾角；基面與階梯狀生長紋平行；基面與(111)晶面上的三角錐中的一邊平行；基面與(111)晶面上的凹蝕紋的一邊平行；基面與(110)晶面上的網(wǎng)紋和(210)溶蝕面確定L4軸方向；根據(jù)中等解理和不完全解理校準(zhǔn)基面。
4.精確確定二個對稱的刀刃面，然后確定與加工基面垂直的兩個刀面。
5.用二個刀面分別定位固定，加工或修復(fù)刀刃。
當(dāng)球面座標(biāo)ρ＝90°、φ＝90°為鉆石晶體(100)晶面時，該設(shè)計加工基面為ρ＝0，光纖切割刀刃為ρ＝0、φ＝135或φ＝315°，二個刀刃面為ρ＝59°、φ＝45°和φ＝225°。(見圖1)當(dāng)球面座標(biāo)ρ＝90°、φ＝90°為鉆石晶體(100)晶面時，該設(shè)計加工基面為ρ＝0，光纖切割刀刃為ρ＝0、φ＝132°或φ318°，二個刀刃面為ρ＝59°、φ＝42°和φ＝228°。
當(dāng)球面座標(biāo)ρ＝90°、φ＝90°為鉆石晶體(100)晶面時，該設(shè)計加工基面為ρ＝0，光纖切割刀刃為ρ＝0、φ＝138°或φ＝312°，二個刀刃面為ρ＝60°、φ＝48°和φ＝222°。
本發(fā)明可使刀刃的線密度處在鉆石晶體的(100)面網(wǎng)的一個最大密度的行列上，其線密度為 (α＝0.356nm)，使刀刃強(qiáng)度得到提高。
注1金剛石是天然礦物的單晶體，金剛石內(nèi)部(碳原子)質(zhì)點(diǎn)，排列有序，形成了面心立方體的空間格子構(gòu)造表現(xiàn)在外表上常具有規(guī)則的集合多面體外形，它是構(gòu)成金剛石的基本單元。這些單元按一定的規(guī)律排列，便構(gòu)成了金剛石規(guī)則的幾何多面體外形。
注2(100)表示晶面在空間相對位置的符號。其表示方法取某一晶面在晶軸上的截距系數(shù)(p∶q∶r)的倒數(shù)比，(1/p∶1/q∶1/r)通分，化簡后按a、b、c軸的次序連寫在一起，去掉比號加上小括號即為晶面符號。通式(hkl)小括號內(nèi)的數(shù)值hkl稱為晶面的米式指數(shù)。
注3刀刃結(jié)構(gòu)是指鉆石晶體中的共價鍵結(jié)構(gòu)與設(shè)計刀具對應(yīng)方向上的碳原子分布狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種鉆石光纖切割刀加工設(shè)計方法，其特征是a.選擇Ia或Ib型天然金剛石，體積達(dá)到10mm3以上的完好晶形，品質(zhì)達(dá)到車刀級金剛石；b.對晶體作初步定向按晶體形態(tài)確定刀刃方向的二個L4對稱軸；c.驗(yàn)證加工基面基面與二個L4軸平行；基面與(111)晶面呈54°44′夾角；基面與階梯狀生長紋平行；基面與(111)晶面上的三角錐中的一邊平行；基面與(111)晶面上的凹蝕紋的一邊平行；基面與(110)晶面上的網(wǎng)紋和(210)溶蝕面確定L4軸方向；根據(jù)中等解理和不完全解理校準(zhǔn)基面；d.精確確定二個對稱的刀刃面，然后確定與加工基面垂直的兩個刀面；e.用二個刀面分別定位固定，加工或修復(fù)刀刃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆石光纖切割刀加工設(shè)計方法，其特征是當(dāng)球面座標(biāo)ρ＝90°、ф＝90°為鉆石晶體(100)晶面時，該設(shè)計加工基面為ρ＝0，光纖切割刀刃為ρ＝0、ф＝132°～138°或ф＝312°～318°，二個刀刃面為ρ＝59°～60°，ф＝42°～48°和ф＝222°～228°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆石光纖切割刀加工設(shè)計方法，選擇天然金剛石，對晶體作初步定向，按晶體形態(tài)確定刀刃方向的二個L
文檔編號B28D5/00GK1733442SQ20041005370
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月13日
發(fā)明者沈志義 申請人:上海老鳳祥鉆石加工中心有限公司