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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PBC101

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