一種確定金剛石研磨晶向的方法
【專利摘要】一種確定金剛石研磨晶向的方法，屬于超精密機械加工【技術領域】。所述方法：（1）研磨單晶金剛石晶體得到一個研磨面，與需要研磨加工的晶面相交形成一條棱；（2）測定所得研磨面的晶面指數；（3）測定需要研磨加工表面的晶面指數；（4）測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）依據步驟（2）至步驟（4）所測數據經計算得到研磨方向的具體晶向指數或方向。本發明通過預先提供一個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，只需要對晶面晶向做初始的標定，就可以在后續的研磨加工中采用激光共聚焦顯微鏡測量出具體研磨方向的表征參數，不需要記錄金剛石工件放置的空間位置和姿態，方便快捷。
【專利說明】—種確定金剛石研磨晶向的方法
【技術領域】[0001]本發明屬于超精密機械加工【技術領域】，涉及一種確定金剛石研磨晶向的方法。
【背景技術】[0002]金剛石以其獨特的物理機械性能，尤其是它極高的硬度，在工業制造和科學技術研究領域有著難以替代的應用。美國于上個世紀50年代末，為適應超精密切削技術的發展要求開發了 SPDT (Single Point Diamond Turning)技術。該技術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成為了超精密機械加工領域里的關鍵技術。[0003]金剛石本身有著強烈的各向異性。這種性質表現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械研磨條件下呈現出顯著的差異。實際中在對金剛石的某一個晶面研磨加工時，為了提高效率，總是要逐漸的調整，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數值卻難以得到。然而，金剛石的這種材料去除效率各向異性的特點，也為我們提供了一種控制金剛石研磨效率的方法，即通過控制研磨方向達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應關系。

【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的問題，本發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)測定步驟(1)中所得研磨面的晶面指數； (3)測定需要研磨加工表面的晶面指數； (4)測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)依據步驟(2)至步驟(4)所測數據經計算就可以得到研磨方向的具體晶向指數或方向。[0006]上述方法中，所述步驟(5)中計算研磨方向的晶向指數或方向的方法如下: 設步驟(2)測得步驟(1)中所得研磨面的晶面指數為GV之，J1),步驟(3)測得需要研磨加工表面的晶面指數為(A2，七，72)，步驟(4)中測得的夾角為〃，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)，依據向量(a，U與向量(A2，毛，72)的點積為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)測定步驟(1)中所得研磨面的晶面指數； (3)測定需要研磨加工表面的晶面指數； (4)測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)依據步驟(2)至步驟(4)所測數據經計算得到研磨方向的具體晶向指數或方向。
2.根據權利要求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)中計算研磨方向的晶向指數或方向的方法如下: 設步驟(2)測得步驟(1)中所得研磨面的晶面指數為OV之，7:)，步驟(3)測得需要研磨加工表面的晶面指數為(A2，七，72)，步驟(4)中測得的夾角為〃，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)，依據向量(a乃，c)與向量(A2，毛，72)的點積為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.根據權利要求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)中用于測量金剛石研磨表面的晶面指數的設備為X射線晶體定向儀。
4.根據權利要求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，然后在該圖像中測量得到夾角的角度。
【文檔編號】G01N23/207GK103616394SQ201310672397
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】楊寧, 孫濤, 宗文俊, 李增強 申請人:哈爾濱工業大學