一種確定金剛石研磨晶向的方法
【專(zhuān)利摘要】一種確定金剛石研磨晶向的方法，屬于超精密機(jī)械加工【技術(shù)領(lǐng)域】。所述方法：（1）研磨單晶金剛石晶體得到一個(gè)研磨面，與需要研磨加工的晶面相交形成一條棱；（2）測(cè)定所得研磨面的晶面指數(shù)；（3）測(cè)定需要研磨加工表面的晶面指數(shù)；（4）測(cè)定需要加工的表面上因加工留下的溝槽與步驟（1）中的棱之間的夾角；（5）依據(jù)步驟（2）至步驟（4）所測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得到研磨方向的具體晶向指數(shù)或方向。本發(fā)明通過(guò)預(yù)先提供一個(gè)研磨面與需要研磨加工表面形成的一條棱作為參考晶向的辦法，只需要對(duì)晶面晶向做初始的標(biāo)定，就可以在后續(xù)的研磨加工中采用激光共聚焦顯微鏡測(cè)量出具體研磨方向的表征參數(shù)，不需要記錄金剛石工件放置的空間位置和姿態(tài)，方便快捷。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種確定金剛石研磨晶向的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明屬于超精密機(jī)械加工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種確定金剛石研磨晶向的方法。
【背景技術(shù)】[0002]金剛石以其獨(dú)特的物理機(jī)械性能，尤其是它極高的硬度，在工業(yè)制造和科學(xué)技術(shù)研究領(lǐng)域有著難以替代的應(yīng)用。美國(guó)于上個(gè)世紀(jì)50年代末，為適應(yīng)超精密切削技術(shù)的發(fā)展要求開(kāi)發(fā)了 SPDT (Single Point Diamond Turning)技術(shù)。該技術(shù)中金剛石作為切削刀具制造材料，這也使得金剛石刀具制造技術(shù)成為了超精密機(jī)械加工領(lǐng)域里的關(guān)鍵技術(shù)。[0003]金剛石本身有著強(qiáng)烈的各向異性。這種性質(zhì)表現(xiàn)在摩擦特性上最典型的就是金剛石不同的晶面晶向的材料去除效率在同樣的機(jī)械研磨條件下呈現(xiàn)出顯著的差異。實(shí)際中在對(duì)金剛石的某一個(gè)晶面研磨加工時(shí)，為了提高效率，總是要逐漸的調(diào)整，找到材料去除率高的研磨方向，而具體的表征研磨方向的參數(shù)數(shù)值卻難以得到。然而，金剛石的這種材料去除效率各向異性的特點(diǎn)，也為我們提供了一種控制金剛石研磨效率的方法，即通過(guò)控制研磨方向達(dá)到控制研磨效率的目的。這就要求確定磨損效率與具體的研磨方向之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種確定金剛石研磨方向的方法。[0005]如圖1所示，本發(fā)明提供的確定金剛石研磨方向的方法，包括如下步驟: (1)研磨單晶金剛石晶體得到一個(gè)研磨面，要求該研磨面與需要研磨加工的晶面相交，形成一條棱； (2)測(cè)定步驟(1)中所得研磨面的晶面指數(shù)； (3)測(cè)定需要研磨加工表面的晶面指數(shù)； (4)測(cè)定需要加工的表面上因加工留下的溝槽(溝槽的方向與研磨方向一致)與步驟(O中的棱之間的夾角； (5)依據(jù)步驟(2)至步驟(4)所測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算就可以得到研磨方向的具體晶向指數(shù)或方向。[0006]上述方法中，所述步驟(5)中計(jì)算研磨方向的晶向指數(shù)或方向的方法如下: 設(shè)步驟(2)測(cè)得步驟(1)中所得研磨面的晶面指數(shù)為GV之，J1),步驟(3)測(cè)得需要研磨加工表面的晶面指數(shù)為(A2，七，72)，步驟(4)中測(cè)得的夾角為〃，研磨晶向的方向向量為(a，b, C)，于是由向量(A1, Jc1, I1)和(A2, k2, I2)的叉積可以得到沿步驟(1)中的棱的向量為(M1I2-1xk2,1^hlI2A先-W)，依據(jù)向量(a，U與向量(A2，毛，72)的點(diǎn)積為O和向量(<3，辦，^)與向量(左172-71左2，71力2-力172，力1左2-左1力2)的夾角為β得到式(I):
【權(quán)利要求】
1.一種確定金剛石研磨晶向的方法，其特征在于所述方法步驟如下: (1)研磨單晶金剛石晶體得到一個(gè)研磨面，要求該研磨面與需要研磨加工的晶面相交，形成一條棱； (2)測(cè)定步驟(1)中所得研磨面的晶面指數(shù)； (3)測(cè)定需要研磨加工表面的晶面指數(shù)； (4)測(cè)定需要加工的表面上因加工留下的溝槽與步驟(1)中的棱之間的夾角，所述溝槽的方向與研磨方向一致； (5)依據(jù)步驟(2)至步驟(4)所測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得到研磨方向的具體晶向指數(shù)或方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定金剛石研磨晶向的方法，其特征在于所述步驟(5)中計(jì)算研磨方向的晶向指數(shù)或方向的方法如下: 設(shè)步驟(2)測(cè)得步驟(1)中所得研磨面的晶面指數(shù)為OV之，7:)，步驟(3)測(cè)得需要研磨加工表面的晶面指數(shù)為(A2，七，72)，步驟(4)中測(cè)得的夾角為〃，研磨晶向的方向向量為(a，b, C)，于是由向量(A1, Jc1, I1)和(A2，k2, I2)的叉積可以得到沿步驟(1)中的棱的向量為(M1I2-1xk2,1^hlI2A先-W)，依據(jù)向量(a乃，c)與向量(A2，毛，72)的點(diǎn)積為0和向量(.a, b, c)與向量(左J2-J1A2,1xh2-hxl2, h的夾角為9得到以下方程組:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定金剛石研磨晶向的方法，其特征在于所述步驟(2)和(3)中用于測(cè)量金剛石研磨表面的晶面指數(shù)的設(shè)備為X射線(xiàn)晶體定向儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定金剛石研磨晶向的方法，其特征在于所述步驟(4)中測(cè)量夾角的方法為:在激光共聚焦顯微鏡下首先得到研磨加工后留下的溝槽與步驟(1)中的棱之間的夾角的圖像，然后在該圖像中測(cè)量得到夾角的角度。
【文檔編號(hào)】G01N23/207GK103616394SQ201310672397
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】楊寧, 孫濤, 宗文俊, 李增強(qiáng) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)