专利名称：钻石光纤切割刀加工设计方法
技术领域：
本发明涉及一种钻石切割刀加工设计方法，特别是钻石光纤切割刀加工设计方法。
背景技术：
钻石是一种贵重的工具材料，是世界上最硬的天然物质。钻石因硬度高而用作超硬工具，由于钻石是一种晶体材料，而超硬工具中的刀削工具必须采用钻石的单晶体来加工，单晶体的异向性和解理特性会使钻石刀具的耐冲击水平很低，造成钻石刀刃强度很低，在加工和使用过程中钻石会很容易出现裂碎现象。为了使钻石刀具的刀刃强度能达到刀具使用的强度要求，通常在刀具设计上采用比较大的刀具楔角，普通钻石刀具的楔角都大于75度角，通过增大楔角可以提高刀刃的强度。当然，刀具楔角大，刀楔大锋利度就比较低，刀具的性能就差。
钻石既然是最硬的物质，那么要对钻石晶体进行加工，就只能根据单晶体异向性的差异来设计钻石刀具的加工，这就是根据钻石单晶体各个不同方向上存在的硬度差异来设计钻石刀具，通常的方法是对一块钻石单晶作一个方向的选择，称晶体定向，这个选择的晶体方向应该能避开主要容易裂开的解理方向，使刀刃不致于因为易裂碎而无法使用，同时，这个方向应能保证刀刃的二个刀刃面中有一个刀刃面从刀刃的逆向可以对钻石晶体进行加工。
精密钻石光纤切割刀是一种用于光纤对接的专用刀具，它的加工难度在于(1)非常小，属于微型钻石刀，加工过程定向、固定、检测都比较难；(2)光纤切割需要刀刃非常锋利，刀具的楔角很小，为60度角，与普通钻石刀具相比，楔角减少15-20度角，对刀刃强度影响较大；(3)光纤切割刀需要多次返修，直到不能使用才报废。因此，对钻石工艺的重复性要求很高。对于这样一种刀具，用已知的加工方法都无法保证加工刀具的刀刃强度和加工工艺的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种使光纤刀的刀刃强度得到提高，加工工艺简化可靠，重新修复效率高、质量高的钻石光纤切割刀加工设计方法。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方法a.选择Ia或Ib型天然金刚石，体积达到10mm3以上的完好晶形，品质达到车刀级金刚石；b.对晶体作初步定向按晶体形态确定刀刃方向的二个L4对称轴；c.验证加工基面基面与二个L4轴平行；基面与(111)晶面呈54°44′夹角；基面与阶梯状生长纹平行；基面与(111)晶面上的三角锥中的一边平行；基面与(111)晶面上的凹蚀纹的一边平行；基面与(110)晶面上的网纹和(210)溶蚀面确定L4轴方向；根据中等解理和不完全解理校准基面；d.精确确定二个对称的刀刃面，然后确定与加工基面垂直的两个刀面；e.用二个刀面分别定位固定，加工或修复刀刃。
由于上述的定向及刀刃结构，决定了光纤刀加工工艺的定向、定位、及加工过程钻石琢磨的完全对称的规律，这对提高这种极小刀具在工艺加工中的固定、定位、定位检测的标准化创造了条件。当刀刃需返修时，由于每把刀的精确定向，只要按加工的刀平面作固定，就可重新对任一刀面作修复，重新修复的加工精度很高。
下面结合
对本发明的实施例作进一步描述。
图1为本发明采用的定位座标；图2为本发明的定位特征图；图3为本发明的刀刃结构图。
1为刀刃方向。
具体实施例方式
图1为本发明采用的球面定位座标，球面坐标是根据极射赤平投影来表示多个平面在三维空间的位置，由极距角ρ和方位角φ来表示一个平面在确定的三维空间与其它平面的相对关系。
本发明是一种能比较可靠地运用晶体异向性中的对称规律，对钻石光纤刀加工前的原料作精确地定向，通过适合这种精密微型刀具加工的加工设计，提高加工过程的标准化，提高刀刃相对面网密度高和刀刃共价键结构的对称性，使光纤刀的刀刃强度得到提高，加工工艺简化可靠，重新修复效率高、质量高。
1.精确可靠定向对晶体不同形态的结晶方向(晶形)和溶解特征对晶体作二个晶轴即二个L4轴的初步确定，这样可以初步确定一个加工基面。这个基面应比较平行于(100)晶面(注2)。根据布拉维法则及逆布拉维法则理论，可以按结晶与溶解的具体形态特征确定这个基面和对这个基面作晶轴位置的判断(分度)，这些特征主要为(111)晶面位置(平面)；阶梯状生长纹；(111)晶面上的三角锥；凹蚀纹；(110)晶面上的网状生长纹；(111)解理面；(100)凹蚀纹；(110)不完全解理；(210)溶蚀特征。
根据设计的晶向位置以初步确定的加工基面向二个(111)晶面倾斜54°44′～59°，将两个倾斜面的磨擦硬度调整到对称状态，此时的基面可作光纤切割刀加工的精确基面。
具体实施步骤1.选择Ia或Ib型天然金刚石，体积达到10mm3以上的完好晶形，品质达到车刀级金刚石。
2.对晶体作初步定向按晶体形态确定刀刃方向的二个L4对称轴。
3.验证加工基面(见图2)基面与二个L4轴平行；基面与(111)晶面呈54°44′夹角；基面与阶梯状生长纹平行；基面与(111)晶面上的三角锥中的一边平行；基面与(111)晶面上的凹蚀纹的一边平行；基面与(110)晶面上的网纹和(210)溶蚀面确定L4轴方向；根据中等解理和不完全解理校准基面。
4.精确确定二个对称的刀刃面，然后确定与加工基面垂直的两个刀面。
5.用二个刀面分别定位固定，加工或修复刀刃。
当球面座标ρ＝90°、φ＝90°为钻石晶体(100)晶面时，该设计加工基面为ρ＝0，光纤切割刀刃为ρ＝0、φ＝135或φ＝315°，二个刀刃面为ρ＝59°、φ＝45°和φ＝225°。(见图1)当球面座标ρ＝90°、φ＝90°为钻石晶体(100)晶面时，该设计加工基面为ρ＝0，光纤切割刀刃为ρ＝0、φ＝132°或φ318°，二个刀刃面为ρ＝59°、φ＝42°和φ＝228°。
当球面座标ρ＝90°、φ＝90°为钻石晶体(100)晶面时，该设计加工基面为ρ＝0，光纤切割刀刃为ρ＝0、φ＝138°或φ＝312°，二个刀刃面为ρ＝60°、φ＝48°和φ＝222°。
本发明可使刀刃的线密度处在钻石晶体的(100)面网的一个最大密度的行列上，其线密度为 (α＝0.356nm)，使刀刃强度得到提高。
注1金刚石是天然矿物的单晶体，金刚石内部(碳原子)质点，排列有序，形成了面心立方体的空间格子构造表现在外表上常具有规则的集合多面体外形，它是构成金刚石的基本单元。这些单元按一定的规律排列，便构成了金刚石规则的几何多面体外形。
注2(100)表示晶面在空间相对位置的符号。其表示方法取某一晶面在晶轴上的截距系数(p∶q∶r)的倒数比，(1/p∶1/q∶1/r)通分，化简后按a、b、c轴的次序连写在一起，去掉比号加上小括号即为晶面符号。通式(hkl)小括号内的数值hkl称为晶面的米式指数。
注3刀刃结构是指钻石晶体中的共价键结构与设计刀具对应方向上的碳原子分布状态。
权利要求
1.一种钻石光纤切割刀加工设计方法，其特征是a.选择Ia或Ib型天然金刚石，体积达到10mm3以上的完好晶形，品质达到车刀级金刚石；b.对晶体作初步定向按晶体形态确定刀刃方向的二个L4对称轴；c.验证加工基面基面与二个L4轴平行；基面与(111)晶面呈54°44′夹角；基面与阶梯状生长纹平行；基面与(111)晶面上的三角锥中的一边平行；基面与(111)晶面上的凹蚀纹的一边平行；基面与(110)晶面上的网纹和(210)溶蚀面确定L4轴方向；根据中等解理和不完全解理校准基面；d.精确确定二个对称的刀刃面，然后确定与加工基面垂直的两个刀面；e.用二个刀面分别定位固定，加工或修复刀刃。
2.根据权利要求1所述的一种钻石光纤切割刀加工设计方法，其特征是当球面座标ρ＝90°、ф＝90°为钻石晶体(100)晶面时，该设计加工基面为ρ＝0，光纤切割刀刃为ρ＝0、ф＝132°～138°或ф＝312°～318°，二个刀刃面为ρ＝59°～60°，ф＝42°～48°和ф＝222°～228°。
全文摘要
本发明公开了一种钻石光纤切割刀加工设计方法，选择天然金刚石，对晶体作初步定向，按晶体形态确定刀刃方向的二个L
文档编号B28D5/00GK1733442SQ20041005370
公开日2006年2月15日 申请日期2004年8月13日 优先权日2004年8月13日
发明者沈志义 申请人:上海老凤祥钻石加工中心有限公司