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车钻加工原理及应用实践

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:钻石与钻石相互摩擦可以在彼此的表面留下痕迹,这是人类对钻石最早的认识之一,而车钻便是对这一认识的继承与发扬。车钻的原理在于通过机械破损的方式改变原石的外形,并区别于其他依赖结晶学特性的工艺。就工艺本身而言,车刀钻自身也是未来的成品钻石。反之,当车钻进行了一段时间,两者的接触面积较大时,单位面积受力减小,这时减径速度明显下降,加工是以碎屑在两个面之间的研磨为主。图8-6车钻时钻石与车刀的运动方向

车钻加工原理及应用实践

钻石与钻石相互摩擦可以在彼此的表面留下痕迹,这是人类对钻石最早的认识之一,而车钻便是对这一认识的继承与发扬。

车钻的原理在于通过机械破损的方式改变原石的外形,并区别于其他依赖结晶学特性的工艺。支持这一论点的有力证据便是在对车钻后的残渣分析后发现的,其主要组成是钻石微粒及一些金属残留物,而且在对车钻过程进行摄像后也能发现车钻早期时常会有闪亮的钻石碎屑蹦出,这些都足以证明车钻主要是通过机械破损的方式加工钻石。

车钻虽不如劈钻、锯钻、磨钻那般地依赖结晶学特性,但在实际施艺过程中仍需要将其考虑在内,尤其当车刀为天然钻石时。这点不仅表现在车钻上,即使是在手工刮钻时,也能因晶体硬度上的异向性表现出极小的快慢差异。

使用天然钻石作车刀时,所用的多为锯切后的待加工品。就工艺本身而言,车刀钻自身也是未来的成品钻石。比如四尖锯切后的钻石在作为车刀钻石时只能使用晶顶(100)来车。单从结晶学角度来看如何使用车刀钻,由前两章节已知,在钻石上有三个非常重要的方向——二尖、三尖、四尖,三个方向对应三个面网,分别是(110)、(111)、(100)(表8-1)。

表8-1 三个面网的密度与间距大小

三个面网之间为正比关系,即密度大则硬度大,间距也大。(111)面网密度虽小于(110),而硬度却最高,这是由于(111)实为双层面网。图8-4中(111)的面网间距宽窄相隔,窄处仅有0.0514nm,宽处则为一个键长,窄处可视为一层由两层间距十分紧密的面网组成的叠加面网,故密度翻倍,面网硬度排列第一。

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图8-4 三个面网间距示意图,a为单位晶胞棱长

面网间距越大引力越弱,反之引力越强,相对越不容易被破坏。以车钻时所施加在两钻上的拉力而言,车刀钻自然需要避开引力弱的位置而选取引力强的地方,尤其是车钻初期,(111)面作为间距最宽的面,非常容易产生大的崩缺(图8-5),而越是接近车钻后期这点越不明显。因此(100)面网或接近它的面网都是较好的选择。

图8-5 对锯方案车钻时腰围处表现出层状结构的破裂

车刀与被加工钻石的表面状态对效率和质量有明显的影响,车钻初期两者接触面积较小时,单位面积受力较大,减径速度快,此时会有较大晶粒崩落,但加工时的给进力却不用很大。反之,当车钻进行了一段时间,两者的接触面积较大时,单位面积受力减小,这时减径速度明显下降,加工是以碎屑在两个面之间的研磨为主(图8-6)。

图8-6 车钻时钻石与车刀的运动方向

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