金剛石刀具對(duì)超精密切削的適應(yīng)性

 （1）金剛石刀具的性能特點(diǎn)：
    硬度極高。自然界最硬的材料，比硬質(zhì)合金的硬度高5~6倍。
    摩擦系數(shù)低。除黑色金屬外，與其它物質(zhì)的親和力小。
    能磨出極鋒銳的刀刃。最小刃口半徑1~5nm。
    耐磨性好。比硬質(zhì)合金高50~100倍。
    導(dǎo)熱性能好，熱膨脹系數(shù)小，刀具熱變形小。
    不適宜切黑色金屬。
    很脆，避免振動(dòng)。
    價(jià)格昂貴，刃磨困難。
    天然單晶金剛石被一致公認(rèn)為理想的、不能代替的超精密切削刀具。

不同刀具材料硬度

    金剛石刀具具體選擇原則：1、天然金剛石刀具：表面質(zhì)量要求極高，表面粗糙度值在0.04µm以下。2、細(xì)晶粒的復(fù)合聚晶金剛石刀具：表面粗糙度值在0.04-0.10µm。3、粗晶度復(fù)合聚晶金剛石刀具:表面粗糙度值在0.4µm以上。

（2）金剛石刀具刃口的鋒銳性

●物理學(xué)計(jì)算值：最小極限圓弧半徑ρ ＝2nm；

●目前沒(méi)有可靠的測(cè)量方法，究竟最小可達(dá)到什么程度還沒(méi)有定論；

● 試驗(yàn)推斷目前ρ<10nm；

●一般情況下，經(jīng)過(guò)精密研磨成形的金剛石刀具刃口半徑ρ ＝0.2~0.5 μm。特殊精心研磨可達(dá)到ρ ＝0.1 μm。

●刀具刃口最小半徑觀測(cè)：通過(guò)掃描電鏡對(duì)刀具刃口的觀察和對(duì)最小切屑厚度的測(cè)量，推斷目前刃口半徑最小可<10nm。

（3）金剛石刀具刃口的粗糙度
　　目前，經(jīng)研磨成形的刀面粗糙度在刀具有效切削長(zhǎng)度上比較容易達(dá)到1nm，切削刃的粗糙度可達(dá)到Ry10nm。
（4）金剛石刀具切削刃輪廓的復(fù)映性
●理想情況下，超精密加工表明應(yīng)該是金剛石刀具切削刃形狀在被加工表面的復(fù)映。
●金剛石刀具切削刃輪廓的復(fù)映性與被加工材料有關(guān)，受金剛石與被加工材料親和性所影響。除W、Be及鐵金屬外，其它的金屬和塑料有較好的復(fù)映性。
（5）金剛石刀具的強(qiáng)度和耐缺損性能
●與金剛石的結(jié)晶方位有關(guān)；
●從金剛石原材料的形態(tài)和研磨成形的難易程度出發(fā)，超精密切削刀具多以金剛石的（110）面或（111）面作為前刀面。
●金剛石刀具耐缺損（崩刃）性能與強(qiáng)度有直接關(guān)系。在普通金屬的切削條件下不會(huì)發(fā)生缺損（崩刃） 。
（6）金剛石刀具的熱化學(xué)性能
●良好的熱特性。熱導(dǎo)率和比熱容高，摩擦系數(shù)低，在相同條件下計(jì)算其摩擦面的溫升，僅為其它工具材料的1/5；
●膨脹系數(shù)低，抗熱沖擊；
●耐熱性和耐熱損傷性有一限度。最大問(wèn)題是金剛石的氧化和石墨化。
●超過(guò)700℃ ，氧化
●溫度大于773K時(shí)，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)分解，產(chǎn)生石墨化
●金剛石與CBN的熱特性

（7）適于金剛石刀具切削的金屬

● Cu、Al、Pb非電解Ni黃銅可加工性極好

●Au、Ag、Pt和鈹青銅可加工性良好

●Be、Ta、Fe、Ni、Mo、Ti、V、W等可加工性差

●各種塑料的可加工性良好

●光學(xué)元件所使用的Si、Ce、NaCl、CaF等可加工性比切削性能良好的金屬差