[发明专利]一种确定金刚石研磨晶向的方法

说明书

技术领域

本发明属于超精密机械加工技术领域，涉及一种确定金刚石研磨晶向的方法。

背景技术

金刚石以其独特的物理机械性能，尤其是它极高的硬度，在工业制造和科学技术研究领域有着难以替代的应用。美国于上个世纪50年代末，为适应超精密切削技术的发展要求开发了SPDT（Single Point Diamond Turning）技术。该技术中金刚石作为切削刀具制造材料，这也使得金刚石刀具制造技术成为了超精密机械加工领域里的关键技术。

金刚石本身有着强烈的各向异性。这种性质表现在摩擦特性上最典型的就是金刚石不同的晶面晶向的材料去除效率在同样的机械研磨条件下呈现出显著的差异。实际中在对金刚石的某一个晶面研磨加工时，为了提高效率，总是要逐渐的调整，找到材料去除率高的研磨方向，而具体的表征研磨方向的参数数值却难以得到。然而，金刚石的这种材料去除效率各向异性的特点，也为我们提供了一种控制金刚石研磨效率的方法，即通过控制研磨方向达到控制研磨效率的目的。这就要求确定磨损效率与具体的研磨方向之间的对应关系。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种确定金刚石研磨方向的方法。

如图1 所示，本发明提供的确定金刚石研磨方向的方法，包括如下步骤：

（1）研磨单晶金刚石晶体得到一个研磨面，要求该研磨面与需要研磨加工的晶面相交，形成一条棱；

（2）测定步骤（1）中所得研磨面的晶面指数；

（3）测定需要研磨加工表面的晶面指数；

（4）测定需要加工的表面上因加工留下的沟槽（沟槽的方向与研磨方向一致）与步骤（1）中的棱之间的夹角；

（5）依据步骤（2）至步骤（4）所测数据经计算就可以得到研磨方向的具体晶向指数或方向。

上述方法中，所述步骤（5）中计算研磨方向的晶向指数或方向的方法如下：

设步骤（2）测得步骤（1）中所得研磨面的晶面指数为（h₁，k₁，l₁），步骤（3）测得需要研磨加工表面的晶面指数为（h₂，k₂，l₂），步骤（4）中测得的夹角为θ，研磨晶向的方向向量为（a，b，c），于是由向量（h₁，k₁，l₁）和（h₂，k₂，l₂）的叉积可以得到沿步骤（1）中的棱的向量为（k₁l₂-l₁k₂，l₁h₂-h₁l₂，h₁k₂-k₁h₂），依据向量（a，b，c）与向量（h₂，k₂，l₂）的点积为0和向量（a，b，c）与向量（k₁l₂-l₁k₂，l₁h₂-h₁l₂，h₁k₂-k₁h₂）的夹角为θ得到式（1）：

                                                 （1）；