第1章 绪论 1
1.1 天然金刚石刀具对超精密车削加工的重要作用 1
1.1.1 金刚石刀具刃口锋利度对超精密车削加工的重要作用与影响 1
1.1.2 金刚石刀具刀刃几何形状对超精密车削加工的影响 3
1.1.3 金刚石刀具刀刃轮廓精度对超精密车削加工的影响 5
1.1.4 金刚石刀具刀刃微观质量对超精密车削加工的影响 6
1.2 天然金刚石刀具制造技术的发展 7
1.2.1 天然金刚石刀具的制造方法和主要技术指标 7
1.2.2 天然金刚石刀具制造技术的发展 9
1.2.3 天然金刚石刀具应用技术的发展 13
1.3 天然金刚石刀具制造中的关键问题 14
1.3.1 天然金刚石刀具刃磨理论方面的关键问题 15
1.3.2 天然金刚石刀具的设计技术 16
1.3.3 金刚石刀具刃磨的关键工艺技术问题 17
1.3.4 天然金刚石刀具刃磨机床的问题 18
1.3.5 天然金刚石刀具检测与评价方面存在的问题 19
1.3.6 天然金刚石刀具微观应用领域存在的问题 20
参考文献 21
第2章 天然金刚石晶体特性及预处理技术 25
2.1 天然金刚石晶体特性 25
2.1.1 物理化学性质 25
2.1.2 晶体学特性 27
2.2 天然金刚石的分类与选料 31
2.2.1 金刚石的分类 31
2.2.2 选料原则 34
2.3 天然金刚石的定向 35
2.3.1 人工目测晶体定向 35
2.3.2 激光晶体定向 37
2.3.3 X射线晶体定向 40
2.4 天然金刚石的切割 43
2.4.1 劈割 43
2.4.2 锯切 44
2.4.3 激光切割 44
2.5 天然金刚石的装卡 46
2.5.1 机械夹持法 47
2.5.2 粘结法 47
2.5.3 镶嵌法 48
2.5.4 粉末冶金法 49
2.5.5 钎焊法 49
参考文献 54
第3章 金刚石刀具的设计与制造方法 55
3.1 金刚石刀具的几何形状设计 55
3.2 金刚石刀具的晶面设计准则 59
3.3 金刚石刀具的传统制造方法及优缺点 66
3.4 金刚石刀具的新型制造方法 72
参考文献 76
第4章 金刚石晶体的机械研磨理论 80
4.1 金刚石晶体的机械研磨理论与学说 80
4.2 机械研磨过程的分子动力学仿真模拟 85
4.2.1 仿真模型的建立 85
4.2.2 动态研磨力的分布 89
4.3 金刚石晶体的脆塑转变机理 91
4.3.1 机理学说的提出 91
4.3.2 实验验证 94
4.4 金刚石晶体研磨碎屑的相变问题 99
4.5 金刚石晶体的各向异性评价 101
4.5.1 金刚石晶体中PBC 101
4.5.2 各向异性评价模型 104
4.5.3 不同单形中的晶面及其磨削方向 105
4.6 材料去除率的比值模型 107
4.6.1 材料去除率比值和难磨比值的定义 107
4.6.2 （100）前刀面上的材料去除率比值模型 108
4.6.3 （110）前刀面上的材料去除率比值模型 110
参考文献 113
第5章 天然金刚石刀具研磨机床的设计与制造 118
5.1 天然金刚石刀具对研磨设备的要求 119
5.2 天然金刚石刀具研磨机的发展 119
5.3 天然金刚石刀具研磨机设计方法和步骤 124
5.4 天然金刚石刀具研磨机的机械系统设计 128
5.4.1 研磨机功能分析和整体设计 128
5.4.2 总功能分解 129
5.4.3 两种类型后刀面的研磨 130
5.4.4 原理解组合 133
5.5 总体结构设计方案 135
5.5.1 总体布置的设计 135
5.5.2 坐标系的定义 135
5.5.3 总体参数的确定 137
5.6 研磨机的误差初步分析与建模 139
5.6.1 研磨机的拓扑结构 139
5.6.2 研磨机误差分析 142
5.6.3 空间误差模型 149
5.6.4 误差分配 151
5.7 动力学分析 153
5.7.1 有限元模型的建立 153
5.7.2 结合面处理 154
5.7.3 网格划分 156
5.7.4 载荷加载及求解 156
5.7.5 观察结果 157
5.8 三维外形设计 159
5.9 控制系统的开发 160
5.9.1 电气系统总体方案 160
5.9.2 各轴系控制方案 161
5.9.3 软件功能模块划分 163
5.9.4 软件总体结构设计 163
5.9.5 数据流设计 165
5.10 其他辅助设计 166
参考文献 167
第6章 天然金刚石刀具的机械研磨工艺 170
6.1 研磨工艺总体概述 171
6.2 表面粗糙度相关工艺参数对切削刃钝圆半径的影响 171
6.2.1 刀体夹具的往复运动 172
6.2.2 金刚石磨粒尺寸 174
6.3 接触精度相关工艺参数对切削刃钝圆半径的影响 176
6.3.1 刃磨机床振动 178
6.3.2 主轴动平衡精度 181
6.3.3 研磨盘表面预研磨质量 183
6.3.4 研磨速度 185
6.3.5 研磨压力 188
6.4 刃磨工艺参数的优选 190
6.5 前后刀面定向对切削刃钝圆半径的影响 193
6.6 时间序列法分析切削刃钝圆半径的变化规律 200
6.6.1 实验条件与切削刃钝圆半径的原始测量数据 201
6.6.2 测量数据的时间序列分析及其预测模型的建立 201
6.6.3 切削刃钝圆半径时间序列预测模型的应用 206
6.7 金刚石刀具圆弧刃的成型原理与工艺 208
6.7.1 刀刃与研磨盘的接触长度 208
6.7.2 磨削路径 209
6.8 刀尖圆弧研磨方式 210
6.8.1 变研磨压力研磨方式 210
6.8.2 变研磨时间研磨方式 212
参考文献 214
第7章 金刚石刀具的刃口极限锋利度 216
7.1 金刚石晶体动态微观机械强度的理论模型 216
7.2 金刚石刀具刃口极限锋利度的理论预测 222
7.2.1 刀具前刀面为（110）晶面的刃口极限锋利度 222
7.2.2 刀具前刀面为（100）晶面的刃口极限锋利度 228
7.3 金刚石刀具刃口极限锋利度的工艺实现 232
7.3.1 工艺实验条件 233
7.3.2 刃磨工艺参数的影响 235
7.3.3 金刚石刀具刃口极限锋利度的实现 240
参考文献 243
第8章 天然金刚石刀具的参数检测与质量评价 245
8.1 天然金刚石刀具的主要技术指标 245
8.2 天然金刚石刀具刃口锋利度检测技术 246
8.2.1 光学显微镜法 247
8.2.2 扫描电子显微镜法 247
8.2.3 切屑法 248
8.2.4 金线压痕法 249
8.2.5 光学散射法 250
8.2.6 改进SEM法 250
8.2.7 铜面压痕法 251
8.2.8 白光干涉测量法 252
8.2.9 直接AFM法 254
8.2.10 改进AFM法 255
8.3 天然金刚石刀具刃口轮廓度检测技术 257
8.3.1 目测法 258
8.3.2 体视显微测量法 258
8.3.3 SEM测量法 259
8.3.4 圆度仪测量法 260
8.3.5 轮廓仪测量法 261
8.3.6 改进AFM法 261
8.3.7 刀具前角对正投影测量的影响 266
8.4 天然金刚石刀具前后刀面粗糙度的检测技术 269
8.4.1 AFM测量法 269
8.4.2 轮廓仪测量法 270
参考文献 270
第9章 天然金刚石刀具的应用 274
9.1 天然金刚石刀具的应用条件 274
9.2 天然金刚石刀具应用中的磨损抑制 276
9.3 天然圆弧刃金刚石刀具的应用 277
9.3.1 圆弧刃金刚石刀具的主要技术指标与选用原则 277
9.3.2 金刚石刀具刀尖圆弧半径的选择方法 278
9.3.3 刀尖圆弧半径补偿算法 280
9.4 天然金刚石尖刀的应用 281
9.4.1 天然金刚石尖刀制造技术的发展 282
9.4.2 天然金刚石微圆弧刀具的技术指标 284
9.4.3 天然金刚石微圆弧刀具的选用原则 285
9.4.4 微圆弧金刚石刀具应用中的主要误差因素 286
9.5 天然金刚石刀具的设计与应用 288
9.5.1 特种异形金刚石刀具的设计与分类 289
9.5.2 特种异形金刚石刀具的制造方法 289
9.5.3 各类特种异形金刚石刀具的应用 291
参考文献 294
名词索引 296