聚晶金刚石的精密镜面磨削

1前言

聚晶金刚石（PolycrystallineDiamond，简称PCD）是由特别处理的单晶金刚石微粉与少量粘结剂在高温高压条件下烧结而成的新型超硬

材料。采纳K类硬质合金刀片为基底，在基底上面压制而成的PCD称之

为PCD复合片。PCD中无序排列的金刚石颗粒使其具有均匀的高硬度和

高耐磨性，被广泛应用于刀具、工具和模具等行业。而PCD复合片由于

基底的作用，在保证硬度和耐磨性的前提下又在肯定程度上兼顾了强度

和韧性，从而进一步扩大了应用领域，加之造价低廉，所以更具使用价

值和应用前景。

但是，超硬度和超耐磨性始终是PCD材料精密加工的最大障碍，

传统的加工方法几乎无能为力。随着加工技术的进展，特种工艺渐渐用

于PCD材料的加工，但仍存在很多不足，加工质量更难尽如人意。因此，为充足工业进展对PCD材料日益增长的需要，引入了金属结合剂超硬磨

料砂轮在线电解修整（ELID）精密镜面磨削技术，旨在通过该技术的试

验与讨论，探究PCD材料精密加工的新途径。

2PCD材料的ELID精密镜面磨削试验

1.试验材料试验中采纳美国GE公司生产的PCD—1500系列聚晶金

刚石复合片。其物理机械性能如右表所示。

2.试验条件在MM7120A卧轴矩台精密平面磨床上加装自行开发的ELID磨削电解电极装置，配以自行研制的砂轮、磨削液和电源，构成ELID磨削系统。

试验用砂轮为铸铁纤维结合剂金刚石砂轮CIFB，规格？

240mm90mm10mm5mm，粒度W5。试验中使用的修整电源是自行研制的

ELID磨削专用高频脉冲电源，电源输出电压为0～140V，电流0～10A，脉冲频率0～500kHz。磨削液使用自行研制的专用磨削液。由于ELID磨削的磨削液兼作电解液，因此，使用碱性水溶型磨削液，除添加防锈剂、

钝化剂、极压添加剂和合成润滑剂外，尚需肯定数量的无机盐，以使磨

削液具有电解本领。

3.试验过程应用ELID磨削装置对PCD复合片进行磨削试验时，首

先对砂轮进行电火花精密整形，除去砂轮的圆度和圆柱度误差，使微细

磨料尽可能等高地分布在砂轮表面上。然后接通电源，进行电解预修锐，在砂轮表面形成充分的氧化膜，时间大约30～45min。接着进行在线电

解动态磨削。由于PCD材料的硬度高，该阶段时间较长，并要严格掌控

加工参数，保证冷却充分。磨削完毕后，切断电源，并增大工作台速度，依靠砂轮表面的氧化膜对工件光磨30～45min。

4.试验结果采纳日本KosakaLaboratoryLtd.公司制造的SE—3H型轮廓仪进行表面粗糙度检测，其中微观尺寸放大倍数V=50000，走纸方

向放大倍数H=10，采样长度R0=0.25mm，测量长度L=2.5mm。经测量，

磨后PCD复合片表面粗糙度达到Ra0.012m。

3PCD材料ELID磨削的去除机理

由于PCD材料的高硬度，其磨削加工与硬质合金、工程陶瓷、光

学玻璃等硬脆材料有明显的不同。这重要表现在，PCD材料磨削压力高，磨削效率低，砂轮消耗大，磨削比小。特别是引入在线电解修整技术，

使得整个磨削过程非常多而杂，作用因素浩繁，因此PCD材料的加工去

除机理具有其特别性。

尽管砂轮中金刚石磨粒与PCD复合片的金刚石层硬度相近，但两

者的微观结构迥然不同。前者是靠有肯定塑性的金属结合剂对金刚石磨

粒进行把持，并且在砂轮表面形成具有良好弹性和塑性的氧化膜，而后

者则是以金刚石C—C键强固结构形式将金刚石微粒固结在一起，故PCD 复合片的金刚石层整体硬度极高，几乎无塑性，极不耐冲击。磨削加工时，由于接触压力高，随着砂轮的高速旋转，砂轮表面磨粒对PCD材料

表面产生猛烈的撞击和摩擦，形成对PCD复合片猛烈的机械交变冲击。

期间还伴随有猛烈的摩擦、相互的挤压和滑动，并产生粘结、刻划、摩

擦化学反应和表面断裂等作用。在这种情况下，PCD材料表面的晶粒产

生解理、剥落或断裂。同时，由于猛烈的摩擦和滑动，使磨削温度急剧

上升，PCD表面的金刚石由于热稳定性差而发生石墨化或氧化，从而被去除。

由于在线电解修整作用，砂轮始终保持锋利状态参加磨削，克服了砂轮易堵塞的障碍，有利于提高加工质量和效率：形成的氧化膜具有肯定的厚度、强度和致密性，覆盖在砂轮表面，减小了砂轮的损耗：氧化膜中容纳了大量的微细粒度磨料，一方面加添了参加磨削的磨粒数，有利于提高磨削效率，另一方面相当于对工件进行研磨抛光，有利于精密镜面的形成。所以ELID磨削方式下去除PCD材料是机械、热化学和电解反应综合作用的结果，特别是电解反应生成的氧化膜，对最后精密镜面的形成起了关键的作用。

4结论

通过对PCD复合片的ELID精密镜面磨削试验和分析，得出以下结论:

1.用金属结合剂金刚石砂轮和在线电解修整（ELID）精密磨削技术对聚晶金刚石进行精密磨削加工可以得到很好的效果，磨削表面粗糙度值很小，是一种聚晶金刚石精密加工新途径，具有很大的推广价值和应用前景。

2.由于PCD材料的超硬性，使得其磨削加工较一般硬脆材料有很大不同。采纳ELID磨削技术时，材料的去除是机械、热化学和电解反应综合作用的结果。

3.由于在线电解修整作用，砂轮表面形成一层具有肯定强度、厚度和致密性的氧化膜，该氧化膜对整个磨削过程以及最后的表面质量都起到了极其紧要的作用。

2023年聚晶金刚石复合片行业市场规模分析

2023年聚晶金刚石复合片行业市场规模分析聚晶金刚石复合片是一种由聚合物基材与金刚石微粒复合而成的高性能材料，被广泛应用于磨削、切割、敲击、钻孔等领域。随着工业化进程的加速和制造业的发展，聚晶金刚石复合片市场需求逐渐增加，市场规模也不断扩大。一、行业市场规模目前，聚晶金刚石复合片市场规模逐年扩大，据相关机构预计，全球聚晶金刚石复合片市场规模在2020年将达到22亿美元。其中，中国聚晶金刚石复合片市场规模也将逐年增加，预计在2020年将达到4-5亿美元，年增长率在10%以上。聚晶金刚石复合片的市场前景可观。二、市场需求分析聚晶金刚石复合片应用领域广泛，包括电子、机械、航空航天、新材料、精密加工等诸多领域。随着工业制造的不断推进和科技水平的提高，对于高性能、高精度和高效率的加工材料的需求日益增加。聚晶金刚石复合片正好满足了这些需求。在机械加工领域，聚晶金刚石复合片被广泛应用于切割、磨削、敲击、钻孔等工艺中，具有高效、精度高、长寿命、成本低等优异特性，受到了广泛的青睐。三、竞争格局分析聚晶金刚石复合片市场的竞争格局主要来自于企业在科技研发、生产工艺、产品质量、价格竞争等方面的竞争。当前，聚晶金刚石复合片领域内存在着一些大型的跨国公司，如美国3M、德国赛克、日本维特根等，这些企业在市场份额方面具有一定的优势。但是，国内的聚晶金刚石复合片制造企业也在不断发展壮大，如天津市铸源、金鹰制

材、四川金付等，这些企业在与国际巨头争夺市场份额的过程中，逐渐形成了自己的技术优势和市场优势，产品质量、价格、服务等方面也得到了客户的认可。四、发展趋势展望未来，聚晶金刚石复合片市场将迎来新一轮发展，主要表现在以下几个方面： 1、科技进步将带动聚晶金刚石复合片的升级换代。在竞争激烈的市场环境下，企业对于产品研发方面的投入将越来越多，聚晶金刚石复合片的性能将会得到进一步提升。 2、国家加大对制造业的支持力度。随着中国制造2025的推进，政府将加大对制造业的支持力度，聚晶金刚石复合片行业也将得到更好的发展机会。 3、市场规模持续扩大。随着工业化进程的加速和制造业的发展，聚晶金刚石复合片的市场需求逐渐增加，市场规模也将持续扩大。综上所述，聚晶金刚石复合片行业市场规模不断扩大，市场需求持续增加，竞争格局逐渐优化，未来发展趋势积极向好。

聚晶金刚石的精密镜面磨削

聚晶金刚石的精密镜面磨削 1前言聚晶金刚石（PolycrystallineDiamond，简称PCD）是由特别处理的单晶金刚石微粉与少量粘结剂在高温高压条件下烧结而成的新型超硬材料。采纳K类硬质合金刀片为基底，在基底上面压制而成的PCD称之为PCD复合片。PCD中无序排列的金刚石颗粒使其具有均匀的高硬度和高耐磨性，被广泛应用于刀具、工具和模具等行业。而PCD复合片由于基底的作用，在保证硬度和耐磨性的前提下又在肯定程度上兼顾了强度和韧性，从而进一步扩大了应用领域，加之造价低廉，所以更具使用价值和应用前景。但是，超硬度和超耐磨性始终是PCD材料精密加工的最大障碍，传统的加工方法几乎无能为力。随着加工技术的进展，特种工艺渐渐用于PCD材料的加工，但仍存在很多不足，加工质量更难尽如人意。因此，为充足工业进展对PCD材料日益增长的需要，引入了金属结合剂超硬磨料砂轮在线电解修整（ELID）精密镜面磨削技术，旨在通过该技术的试验与讨论，探究PCD材料精密加工的新途径。 2PCD材料的ELID精密镜面磨削试验 1.试验材料试验中采纳美国GE公司生产的PCD—1500系列聚晶金刚石复合片。其物理机械性能如右表所示。 2.试验条件在MM7120A卧轴矩台精密平面磨床上加装自行开发的ELID磨削电解电极装置，配以自行研制的砂轮、磨削液和电源，构成ELID磨削系统。试验用砂轮为铸铁纤维结合剂金刚石砂轮CIFB，规格？ 240mm90mm10mm5mm，粒度W5。试验中使用的修整电源是自行研制的 ELID磨削专用高频脉冲电源，电源输出电压为0～140V，电流0～10A，脉冲频率0～500kHz。磨削液使用自行研制的专用磨削液。由于ELID磨削的磨削液兼作电解液，因此，使用碱性水溶型磨削液，除添加防锈剂、

精密与超精密加工技术

《精密超精密加工技术》试题一、必答题（每题10分）。 1.精密和超精密加工的精度范围分别为多少？超精密加工包括哪些领域？答：（1）所谓“精密”，它是与生产力的发展水平相关联的，是相对的，在不同的历史时期，有不同的理解。精密超精密加工不仅涉及精度指标，还必须考虑到工件的形状特点和材料等因素。现阶段精密和超精密的精度范围如下：通常将加工精度在0.1~1μm，加工表面粗糙度在0.02~0.1μm之间的加工方法称为精密加工，而将加工精度高于0.1μm，加工表面粗糙度小于0.01μm之间的加工方法称为超精密加工（如下表）。（2）精密和超精密加工目前包含三个领域： 1）超精密切削。如超精密金刚石刀具切削，可加工各种镜面，它成功地解决了高精度陀螺仪，激光反射镜和某些大型反射镜的加工； 2）精密和超精密磨削研磨。例如解决了大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘等的加工； 3)精密特种加工。如电子束，离子束加工，使美国超大规模集成电路线宽达到0.1μm。根据我国的当前实际情况，参考国外的发展趋势，我国应开展超精密加工技术基础的研究，其主要内容包括以下五个方面： 1）超精密切削、磨削的基本理论和工艺； 2）超精密设备的关键技术、精度、动特性和热稳定性； 3) 超精密加工的精度检测、在线检测和误差补偿； 4）超精密加工的环境条件； 5) 超精密加工的材料。 2.超精密切削对刀具有什么要求？天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、人造聚晶金刚石和立方氮化硼刀具是否适用于超精密切削？答：（1）超精密切削对刀具的要求：为实现超精密切削，刀具应具有如下性能：1）极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量，以保证刀具具有很高的尺寸耐用度； 2）切削刃钝圆能磨得及其锋锐，切削刃钝圆半径Rn值极小，能实现超薄切削厚度； 3) 切削刃无缺陷，切削时刀刃将复印在加工表面上，能得到超光滑的镜面； 4）和工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低，能得到极好的加工表面完整性。（2）上诉四项要求决定了超精密切削使用的刀具的性能要求。由于金刚石性能有很多特点，故分析研究金刚石的性能是研究超精密切削的基础。金刚石刀具有如下特点：a硬度极高。自然界最硬的材料，比硬质合金的硬度高5~6倍; b摩擦系数低。除黑色金属外，与其它物质的亲和力小;

精密和超精密加工技术的发展

精密和超精密加工技术的发展我国目前已是一个“制造大国”,制造业规模名列世界第四位,仅次于美国、日本和德国,近年来在精密加工技术和精密机床设备制造方面也取得了不小进展。但我国还不是一个“制造强国”,与发达国外相比仍有较大差距。目前国外已开发了多种精密和超精密车削、磨削、抛光等机床设备,发展了新的精密加工和精密测量技术。为了使我国的国防和科技发展不受制于人,我们必须投入必要的人力物力,自主发展精密和超精密加工技术,争取尽快将我国的精密和超精密加工技术水平提升到世界先进水平。下面对国内外精密和超精密加工技术的最新发展情况介绍如下。精密机床技术的发展精密机床是精密加工的基础。当今精密机床技术的发展方向是:在继续提高精度的基础上,采用高速切削以提高加工效率,同时采用先进数控技术提高其自动化水平。瑞士DIXI公司以生产卧式坐标镗床闻名于世,该公司生产的DHP40高精度卧式高速镗床已增加了多轴数控系统,成为一台加工中心;同时为实现高速切削,已将机床主轴的最高转速提高到24000r/min。瑞士MIKROM公司的高速精密五轴加工中心的主轴最高转速为42000r/min,定位精度达5μm,已达到过去坐标镗床的精度。从这两台机床的性能可以看出,现在的加工中心与高速切削机床之间已不再有严格的界限划分。使用金刚石刀具的超精密切削技术超精密切削技术的进展金刚石刀具超精密切削技术是超精密加工技术的一个重要组成部份,不少国防尖端产品零件:如陀螺仪、各种平面及曲面反射镜和透镜、精密仪器仪表和大功率激光系统中的多种零件等:都需要利用金刚石超精密切削来加工。使用单晶金刚石刀具在超精密机床上进行超精密切削,可以加工出光洁度极高的镜面。超精密切削的切削厚度可极小,最小切削厚度可至1nm。超精密切削使用的单晶金刚石刀具要求刃口极为锋锐,刃口半径在0.5,0.01μm。因刃口半径甚小,过去对刃口的测量极为困难,现在已可用原子力显微镜:AFM:方便地

耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片及其制备方法

耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片及其制备方法聚晶金刚石复合片是一种具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐冲击性的新材料，广泛应用于切割、打磨和研磨等领域。本文将介绍耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片的制备方法，并对其性能进行详细阐述。聚晶金刚石复合片的制备方法包括以下步骤： 1.原料选择：选择高纯度的金刚石颗粒和合适的基体材料作为原料。金刚石颗粒可以使用工业金刚石，基体材料可以选择金属或陶瓷材料。 2.混合：将金刚石颗粒与基体材料进行混合。可以通过机械球磨或湿法混合的方式，使金刚石颗粒与基体材料均匀分散，以提高复合片的硬度和强度。 3.成型：将混合好的金刚石颗粒与基体材料填充到模具中，进行成型。可以采用热压、热等静压等方法进行成型，使金刚石颗粒与基体材料紧密结合。 4.烧结：将成型好的材料进行烧结处理。烧结温度和时间需要根据具体的材料和工艺进行控制，以获得均匀致密的复合片。 5.研磨和抛光：将烧结好的复合片进行研磨和抛光处理，使其表面光滑平整，提高耐磨性和耐冲击性。 1.高硬度：金刚石是目前已知最硬的物质之一，具有极高的硬度。聚晶金刚石复合片由金刚石颗粒组成，在表面受到磨削或冲击时能够保持较高的硬度，不易磨损。 2.高强度：金刚石颗粒与基体材料的紧密结合使聚晶金刚石复合片具有高强度，能够承受较大的外力冲击而不易破裂。

3.高耐磨性：由于金刚石颗粒的高硬度和基体材料的高强度，聚晶金刚石复合片具有极高的耐磨性，能够在高速摩擦和重负荷环境下长时间使用。 4.高耐冲击性：聚晶金刚石复合片具有优异的耐冲击性能，不易受到冲击损坏，能够在高速冲击和振动的条件下保持稳定性。 5.广泛应用：聚晶金刚石复合片可用于切割、打磨、研磨和磨光等领域。比如用于切割石材、金属和陶瓷等硬质材料，以及用于制造电子元件和光学器件等高精密度工艺。总结起来，耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐冲击性等优异性能，制备方法简单可行，具有广泛的应用前景。未来的研究方向可以进一步改进制备方法，提高复合片的性能，扩大其应用范围。

超精密加工技术认识及发展前景

超精密加工技术认识及发展前景超精密加工技术，是现代机械制造业最主要的发展方向之一。是指亚微米级和纳米级精度的加工。实现这些加工所采取的工艺方法和技术措施，则称为超精加工技术。加之测量技术、环境保障和材料等问题，人们把这种技术总称为超精工程。超精密加工主要包括三个领域：超精密切削加工如金刚石刀具的超精密切削，可加工各种镜面。它已成功地解决了用于激光核聚变系统和天体望远镜的大型抛物面镜的加工；超精密磨削和研磨加工如高密度硬磁盘的涂层表面加工和大规模集成电路基片的加工；超精密特种加工如大规模集成电路芯片上的图形是用电子束、离子束刻蚀的方法加工。如用扫描隧道电子显微镜(STM)加工，线宽可达2～5nm。近年来，在传统加工方法中，金刚石刀具超精密切削、金刚石微粉砂轮超精密磨削、精密高速切削、精密砂带磨削等已占有重要地位；在非传统加工中，出现了电子束、离子束、激光束等高能加工、微波加工、超声加工、蚀刻、电火花和电化学加工等多种方法，特别是复合加工，如磁性研磨、磁流体抛光、电解研磨、超声珩磨等，在加工机理上均有所创新。对精密和超精密加工所用的加工设备有下列要求。 (1)高精度。包括高的静精度和动精度，主要的性能指标有几何精度、定位精度和重复定位精度、分辨率等，如主轴回转精度、导轨运动精度、分度精度等； (2)高刚度。包括高的静刚度和动刚度，除本身刚度外，还应注意接触刚度，以及由工件、机床、刀具、夹具所组成的工艺系统刚度。 (3)高稳定性。设备在经运输、存储以后，在规定的工作环境下使用，应能长时间保持精度、抗干扰、稳定工作。设备应有良好的耐磨性、抗振性等。 (4)高自动化。为了保证加工质量，减少人为因素影响，加工设备多采用数控系统实现自动化。加工设备的质量与基础元部件，如主轴系统、导轨、直线运

磨削加工技术

微磨削加工技术微磨削加工技术主要分为精密和超精密磨削技术。 1 精密与超精密磨削的机理精密磨削一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮，主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整刀具以极小而又均匀的微进给(1O一15 mm／min)，获得众多的等高微刃，加工表面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨，由于微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表面粗糙度值和高精度要求。超精密磨削采用较小修整导程和吃刀量修整砂轮，靠超微细磨粒等高微刃磨削作用进行磨削u J。精密与超精密磨削的机理与普通磨削有一些不同之处。 1)超微量切除。应用较小的修整导程和修整深度精细修整砂轮，使磨粒细微破碎而产生微刃。一颗磨粒变成多颗磨粒，相当于砂轮粒度变细，微刃的微切削作用就形成了低粗糙度。 2)微刃的等高切削作用。微刃是砂轮精细修整而成的，分布在砂轮表层同一深度上的微刃数量多，等高性好，从而加工表面的残留高度极小。 3)单颗粒磨削加工过程。磨粒是一颗具有弹性支承和大负前角切削刃的弹性体，单颗磨粒磨削时在与工件接触过程中，开始是弹性区，继而是塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区，这与切屑形成形状相符合。超精密磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦作用。当刀刃锋利，有一定磨削深度时，微切削作用较强；如果刀刃不够锋利，或磨削深度太浅，磨粒切削刃不能切人工件，则产生塑性流动、弹性破坏以及滑擦。 4)连续磨削加工过程。工件连续转动，砂轮持续切人，开始磨削系统整个部分都产生弹性变形，磨削切人量(磨削深度)和实际工件尺寸的减少量之间产生差值即弹性让刀量。此后，磨削切人量逐渐变得与实际工件尺寸减少量相等，磨削系统处于稳定状态。最后，磨削切入量到达给定值，但磨削系统弹性变形逐渐恢复为无切深磨削状态引。 2 精密与超精密磨床的发展精密磨床是精密磨削加工的基础。当今精密磨床技术的发展方向是高精度化、集成化、自动化。英国Cranfield大学精密工程公司(CUPE)是较早从事超精研制成功的OAGM2500大型超精密磨床是迄今为止最大的超精密磨削加工设备，主要用于光学玻璃等硬脆材料的超精密磨削加工 J。CUPE生产的Nanocentre(纳米加工中心)带有磨头，可进行超精密磨削，加工工件的形状精度可达0。1 bm，表面粗糙度R <10 nm 。2003年英国Cranfield大学和Cranfield精密工程有限公司联合研制成功一种新型的超精密磨床，可在一个工序中以很高的加工效率完成硅片的延性域纳米磨削，获得很好的表面和亚表面完整性。据称，用该超精密磨床磨削大直径硅片可以完全代替传统工艺的研磨和腐蚀工序，甚至有望取代抛光加工。美国Moore Nanotechnology system公司生产的超精密磨床，采用的超精密静压导轨保持0。3 wm的直线度，加工几何精度达0。1 p,m，表面粗糙度R =5 nm_8 J。美国LLNL实验室为满足更大口径光学零件以及硬脆材料光学零件的超精密磨削加工的需求，2006年开发下一代超精密光学加工设备POGAL(Optic Grinder and Lathe)，其主轴的轴向、径向精度技术指标为50 nm 。日本对超精密加工技术研究比美国晚，它是应电子和光学等民用工业的需求才发展起来的。以超精密车床为基础，结合ELID镜面磨削技术，发展了加工回转

超声振动磨削技术、

超声振动精密磨削技术的发展 1、引言随着科学技术的进步，金属间化合物、工程陶瓷、石英、光学玻璃等硬脆材料以及各种增韧、增强的新型复合材料因其高硬度、耐磨损、耐高温、化学稳定性好、耐腐蚀等优点在航空航天、国防科技、生物工程、计算机工程等尖端领域中的应用日益广泛；但由于这些材料的脆硬特性，传统加工方法已不能满足对这些材料零件的精密加工要求，，因此有关其精密超精密磨削加工技术便成为世界各国研究的热点。超声振动精密磨削技术便是顺应这一需要而发展起来的技术之一。超声振动磨削技术的基本原理为：由超声波发生器产生的高频电振荡信号（一般为16～25KHz）经超声换能器转换成超声频机械振动，超声振动振幅由变幅杆放大后驱动工具砂轮产生相应频率的振动，使刀具与工件之间形成周期性的切削。即工具砂轮在旋转磨削的同时做高频振动。超声加工技术的经历了从传统超声波加工到旋转超声波加工的发展阶段，旋转式超声加工是在传统超声加工的工具上叠加了一个旋转运动。这种加工用水带走被去除的材料并冷却工具，不需要传统超声加工中的磨料悬浮液，因此，这种方法被广泛的运用于超声振动磨削加工中[6]。 2、超声振动磨削技术发展回顾 1927 年，R.W.Wood 和 A.L.Loomis 就发表了有关超声波加工的论文，超声加工首次提出。 1945 年L.Balamuth 就申请了关于超声加工的专利。 20 世纪 50～60 年代日本学者隈部淳一郎发表了许多对振动切削进行系统研究的论文，提出了振动切削理论，并成功实现了振动磨削等加工 [8] 。 1960 年左右，英国 Hawell 原子能研究中心的科学家发明了新的超声磨削复合加工方法。超声振动磨削加工在难加工材料和高精度零件的加工方面显示了很大的优越性。 1986 年日本学者石川健一受超声电机椭圆振动特性启发，首次提出了“椭圆振动

黑色金属金刚石超精密车削技术

黑色金属金刚石超精密车削技术应用与研究 1 相关背景概述金刚石超精密切削主要加工：铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属和非金属材料。

金刚石车削黑色金属时，切削温度高，切削力大，车刀磨损速度过快，不能保证被加工零件的加工表面质量和加工精度，使得加工成本过高。

?天然金刚石刀具切削黑色金属时，刀具磨损主要原因： ?金刚石对铁的稳定性较差，高温时，极易与铁发生化学反应，对金刚石表面产生热腐蚀。 ?高温时，金刚石被空气氧化，碳原子极易向铁中扩散，使金刚石刀刃强度削弱。 ?高温时，铁的催化作用使金刚石立方晶体极易向六方层状结构转化，发生碳化。 ?传统黑色金属的磨削、研磨和抛光等超精密加工 ?立方氮化硼（CBN）、精密陶瓷等传统刀具，受其机械物理性能制约，无法加工出精密零件。金刚石刀具可以磨出尖锐的刃口，切削极薄的切屑，可以加工出表面质量及加工精度极高的表面。 ?非球面、非对称金属零件和军用光学器件等形状复杂、精度要求高的钢及其合金零件迫切需要单点金刚石超精密车削；

2 基本原理 ? 2.1机械磨损机理 ?机械摩擦磨损原因：碳化物硬质颗粒，积屑瘤，切屑后果：极小一部分，不是主要原因 ?疲劳磨损原因：刃磨、抛光后的表面及亚表面损伤，金刚石颗粒内部组织结构缺陷，刀具加工后的残留内应力和自身脆性大，取决于金刚石刀具加工工艺。 ? 2.2化学磨损机理 ?石墨化现象：金刚石刀具与工件接触面积小，摩擦界面温度很高，使金刚石发生组织结构转变为石墨，导致硬度下降，受热磨损原因：温度：高于1000K，催化：铁原子机理：碳原子从金刚石正四面体结构中被铁原子拖曳出来，渗入到钢铁材料中，金刚石原有结构生成稳定的石墨片层状结构 ?粘滞磨损

精密和超精密磨削机理

精密和超精密磨削机理摘要阐述了精密磨削与超精密磨削的机制，介绍了近年来精密与精密磨床的发展概况以及精密与超精密磨削技术的研究现状。在分析了精密磨削与超精密磨削的发展趋势基础上提出了研究应关注的几个热点问题，如超精密磨削的基本理论和工艺研究、研制高精度的驱动导向机构、ELID 镜面磨削技术的攻关以及适用于超精密加工的新型材料。关键词超精密磨削原理发展精密加工是指在一定发展时期中，加工精度和表面质量相对于一般加工能够达到较高程度的加工工艺，当前是指被加工零件的加工尺寸精度为1~0.1μm、Ra为0.2~0.01μm的加工技术；超精密加工是指加工精度和表面质量达到最高程度的精密加工工艺，当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm、Ra≤0.025μm的加工技术。因此，一般加工、精密加工和超精密加工会随着科技的不断发展像更精密的方向发展。随着电子技术、计算机技术以及航天技术的飞速发展，对加工质量的要求越来越高，故而使精密和超精密加工占有十分重要的地位。一超精密磨削技术的内涵精密磨削主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整工具以极小而又均匀的微进给 (10~15μm/ min）获得众多的等高微刃，加工表面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨。由于微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表面粗糙度值和高精度要求。高精密磨削的切屑很薄，砂轮磨粒承受很高的应力，磨粒表面受高温、高压作用，一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮磨削。高精密磨削除有微切削作用外，还可能有塑性流动和弹性破坏等作用。光磨时的微切削、滑移和摩擦等综合作用更强。超精密磨削是当代能达到最低磨削表面粗糙度值和最高加工精度的磨削方法。超精密磨削去除量最薄，采用较小修整导程和吃刀量来修整砂轮，是靠超微细磨粒等高微刃磨削作用，并采用较小的磨削用量磨削。超精密磨削要求严格消除振动，并保证恒温及超净的工作环境。超精密磨削的光磨微细摩擦作用带有一定的研抛作用性质。二超精密磨削的特点精密和超精密磨床是超精密磨削的关键精密和超精密磨削是在精密和超精密磨床上进行，其加工精度主要决定于机床。由于超精密磨削的精度要求越来越高，已经进入0.01μm，甚至纳米级。精密和超精密磨削是微量、超微量切除加工精密和超精密磨削是一种极薄切削，其去除的余量可能与工件所要求的精度数量级相当，甚至于小于公差要求，因此在加

聚晶金刚石( PCD )和聚晶金刚石复合片( PDC )

聚晶金刚石（PCD）和聚晶金刚石复合片（PDC）与大单晶金刚石相比，作为刀具材料的聚晶金刚石（PCD）以及聚晶金刚石复合刀片（PDC）具有以下优点：①晶粒呈无序排列，各向同性，无解理面，因此它不像大单晶金刚石那样在不同晶面上的强度、硬度以及耐磨性有较大区分，以及因解理面的存在而呈现脆性。②具有较高的强度，特别是PDC材料由于有硬质合金基体的支撑而有较高的抗冲击强度，在冲击较大时只会产生小晶粒碎裂，而不会像单晶金刚石那样大块崩缺，因而PCD或PDC刀具不仅可以用来进行精紧密削加工和一般半精密加工，还可用作较大切削量的粗加工和断续加工（如铣削等），这大大扩充了金刚石刀具材料的使用范围。③可以制备大块PDC金刚石复合片刀具坯料，充足大型加工刀具如铣刀的需要。④可以制成特定形状以适合于不同加工的需要。由于PDC刀具大型化和加工技术如电火花和激光切割技术的提高，三角形、人字形以及其他异形刀坯均可加工成形。为适应特别切削刀具的需要还可设计成包裹式、夹心式与花卷式PDC刀具坯料。⑤可以设计或推测产品的性能，给与产品必要的特点以适应它的特定用途。比如选择细粒度的PDC刀具材料可使刀具的刃口的质量提高，粗粒度的PDC刀具材料能够提高刀具的耐用度，等等。总之，随着PCD、PDC金刚石复合片刀具材料的讨论进展，其应用已经快速扩展到很多制造工业领域，广泛应用于有色金属（铝、铝合金、铜、铜合金、镁合金、锌合金等）、硬质合金、陶瓷、非金属材料（塑料、硬质橡胶、碳棒、木材、水泥制品等）、复合材料（纤维加强塑料、金属基复合材料MMCs等）的切削加工，尤其在木材和汽车加工业，已经成为传统硬质合金的高性能替代产品。切削刀具用PDC、PCD材料要求：①金刚石颗粒间能广泛地形成D—D自身结合，残余粘结金属和石墨尽量少，其中粘结金属不能以聚结态或呈叶脉状分布，以保证刀具具有较高的耐磨性和较长的使用寿命。 ②溶媒金属残留量少。最好是在烧结过程中能起溶媒作用，而在烧结过程完成后将以不起溶媒作用的合金形式充填于烧结金刚石晶粒间隙中，

2024年聚晶金刚石复合片市场发展现状

2024年聚晶金刚石复合片市场发展现状概述聚晶金刚石复合片是一种高性能超硬材料，具有优异的磨削和切割性能，被广泛应用于石材、陶瓷、玻璃、金属等领域。本文将介绍聚晶金刚石复合片市场的发展现状，并对相关领域的应用及未来发展进行分析。市场概况聚晶金刚石复合片市场在过去几年取得了快速的发展。随着工业化进程的加快和科学技术的不断进步，对高性能切削工具的需求不断增加，推动了聚晶金刚石复合片市场的发展。目前，聚晶金刚石复合片市场主要由国内外几家大型企业垄断，其产品覆盖了建筑、石材加工、机械制造等多个领域。市场竞争格局聚晶金刚石复合片市场存在一定的竞争格局。国内外几家大型企业通过技术创新、产品质量和服务等方面的竞争，不断巩固其市场地位。同时，新兴企业也不断涌现，通过低价策略和市场细分等方式，争夺市场份额。然而，由于聚晶金刚石复合片的生产技术门槛较高，导致新进入者难以进入市场。应用领域聚晶金刚石复合片在多个领域有广泛的应用。在建筑领域，聚晶金刚石复合片主要用于石材的切割和加工，有效提高了工作效率和产品质量。在机械制造领域，聚晶

金刚石复合片可以用于金属零件的切割和加工，具有高效率和高精度的特点。此外，聚晶金刚石复合片还可用于陶瓷制品、玻璃加工等领域。随着相关技术的不断创新和应用领域的扩张，聚晶金刚石复合片市场有望进一步扩大。市场发展趋势随着科学技术的不断进步，聚晶金刚石复合片市场面临着新的发展机遇和挑战。未来，聚晶金刚石复合片的发展趋势将表现为以下几个方面： 1.技术创新：聚晶金刚石复合片市场将继续进行技术创新，提升产品性能和工艺水平，满足不同领域的需求。 2.应用拓展：随着聚晶金刚石复合片在新的领域的应用不断扩展，市场规模将进一步扩大。 3.个性化定制：随着用户对产品个性化需求的增加，聚晶金刚石复合片市场将向个性化定制方向发展，为客户提供定制化解决方案。 4.环保节能：在全球环保意识不断提升的情况下，聚晶金刚石复合片市场将注重节能减排，发展环保型产品。结论聚晶金刚石复合片市场在过去几年取得了快速发展，市场竞争格局日趋激烈。聚晶金刚石复合片在建筑、石材加工、机械制造等领域有广泛的应用，并且未来市场有望进一步扩大。随着技术创新、应用拓展和个性化定制等发展趋势的出现，聚晶金刚

金刚石微粉种类及应用

金刚石微粉种类及应用聚晶金刚石微粉:纳米聚晶金刚石是在爆炸形成的瞬态强冲击波作用下合成的。它是以纳米晶构成的微米和亚微米级聚晶，聚晶由于各向同性，无解理面，抗冲击，抗弯强度高,因此它既具有超硬材料的硬度，同时又兼有纳米材料超常的高强度和高韧性。其双重优点构成了其独一无二的物理性能，在高新技术产业和传统支柱产业中有紧要的应用。重要运用于芯片\\光学晶体\\超精细加工、大型硅片超精抛光、表面改性等领域,球状聚晶金刚石微粉外观灰黑色，略呈金属光泽。单晶金刚石微粉:晶体形状为规定、完整的六—八面体，有很高的强度、韧性和很好的热稳定性，抗冲击本领强。适用于制造电镀制品、砂轮、磨轮的制造，用于高档石材的抛光、雕刻、汽车玻璃、高档家具、陶瓷、硬质合金、磁性材料的加工等。纳米金刚石微粉:纳米技术是九十时代后兴起的一个高新技术,纳米级金刚石由尺寸为纳米级,即十亿分之一米金刚石微粒构成,是近几年来用爆炸技术合成的新材料。它不但具有金刚石的固有特性,而且具有小尺寸效应、大比表面积效应、量子尺寸效应等,因而呈现出纳米材料的特性。在爆轰波中合成的这种金刚石具有立方组织结构,晶格常数为（0.3562+0.0003）nm,晶体密度为3.1g/cm3,比表面积为300m2／g～ 390m2／g。在不同的化学处理后,金刚石表面可形成多种不同的官能团, 这种金刚石晶体具有很高的吸附本领。纳米级金刚石其它用途:配制高级研磨膏和抛光液:用于超精细加工石英、光学玻璃、半导体、合金和金属表面,能有效提高加工精度。配制催化剂:爆轰合成的纳米级金刚石和无定形碳,有很大的比表面积,含有各式各样的表面官能团,活性很强,用其配制催化剂,可提高活性数据促进有机化合物的相互作用。制备纳米复合结构材料:把纳米级金刚石与纳米硅粉、纳米陶瓷和各种纳米金属复合,可制造出新型的纳米结构材料,因其独特的性能,可制造半导体器件,集成电路元件和微机零件。 1 / 1