Методы ориентации алмаза
Выбранное после аттестации алмазное зерно должно быть сориентировано таким образом, чтобы будущее лезвие резца находилось на твердом месте кристалла.
В практике изготовления алмазных резцов широко распространен так называемый визуальный метод ориентации. Визуально можно ориентировать алмазные зерна правильной формы, такие, как октаэдр или ромбододекаэдр, причем погрешность ориентации достигает 20%.
При ориентации алмаза необходимо помнить, что наибольшей твердостью обладают плоские сетки октаэдра, затем плоские сетки ромбододекаэдра и куба. Определение месторасположения плоских сеток представляет известные трудности.
Ромбододекаэдр (рис. 4, а) имеет четырнадцать углов, шесть из которых образуются при пересечении трех ребер, а восемь — при пересечении четырех ребер. Прямые линии, которые соединяют противолежащие углы, образованные при пересечении трех ребер, являются тройной осью симметрии, а прямые, соединяющие углы четырех ребер, являются .четверной осью симметрии. Плоские сетки октаэдра б в ромбододекаэдре находятся перпендикулярно тройной оси симметрии, а плоские сетки куба — перпендикулярно четверной оси симметрии. Плоские сетки ромбододекаэдра совпадают с гранями ромбододекаэдра.
В октаэдре (рис. 4,6) плоские сетки куба а находятся перпендикулярно четверным осям симметрии, которые соединяют противоположные углы октаэдра, а плоские
"тки ромбододекаэдра в перпендикулярны двойным ІМ'ЯМ симметрии, которые соединяют середины каждой пиры противолежащих ребер октаэдра.
Таким образом, при изготовлении алмазных резцов и кристалле необходимо найти расположение плоских пток и относительно их ориентировать будущее лезвие алмазного инструмента.
| 1’пс. 4. Схематическое изображение плоских сеток в структуре алмаза. Длинными стрелками показано направление трудной обработки, а короткими — легкой обработки. |
При ориентации алмазного зерна относительно плоских сеток октаэдра необходимо помнить, что расстояние между сетками большое и при воздействии возмущающих сил алмаз по плоскостям спайности может скалываться, хотя по этим плоскостям он обладает наибольшей износоустойчивостью. Поэтому нельзя в инструменте располагать плоские сетки октаэдра параллельно наибольшей составляющей силы резания. Наиболее удобно строить лезвие резца в кристалле формы ром- иододекаэдр на линии АВ (см. рис. 4, а), так как она находится в плоских сетках, обладающих довольно высокой износоустойчивостью. Линия АВ соединяет в ром- оододекаэдре вершины, образованные тремя и четырьмя гранями. Направление лучшей обработки идет по лнчшшей диагонали ромба, а вращающаяся планшайба
должна двигаться от одного из ребер, участвующих в образовании вершины с тремя гранями.
Опытным путем было обнаружено, что интенсивность обработки вдоль линии, соединяющей вершины А и В, различная; наименьший съем алмаза соответствует средней части линии. Направление интенсивной обработки алмаза у вершин, образованных тремя и четырьмя гранями, противоположно.
Ввиду того что кристаллы правильной формы в природе встречаются нечасто, а визуально ориентировать можно только кристаллы правильной формы, необходимо применять объективный метод ориентации для кристаллов любой формы с использованием приборов.
Разработанный в НИИАлмазе гониометрический метод позволяет ориентировать алмазные зерна, имеющие плоские грани. Этот метод ориентации занимает длительное время.
Для ориентации алмаза можно использовать рентгеновские лучи. При просвечивании материалов лучами, длина волны которых соизмерима с расстоянием между атомами в кристаллической решетке алмаза, было обнаружено, что рассеянные отдельными атомами кристалла лучи интерферируют между собой, вследствие чего рассеянные лучи в одном направлении усиливаются и дают темные пятна на фотопластинке, а в других направлениях ослабляются и не достигают ее.
Рентгеновские лучи служат для изучения симметрии кристаллов, определения типа и параметров элементарной ячейки. По расположению атомов в кристаллической решетке производят ориентацию кристалла.
С помощью рентгеновских лучей можно ориентировать кристаллы алмаза любой формы следующими способами: по трем луэграммам, по одной луэграмме, методом обратной съемки и методом эталонов.
Для сокращения времени ориентации полученная дифракционная картина сравнивается с эталонными дифракционными картинами, полученными вдоль осей второй, третьей и четвертой симметрии.
Установка для рентгеноскопической ориентации кристалла алмаза (рис. 5) состоит из рентгеновского аппарата 1 типа УРС-55а, усилителя яркости рентгеновского изображения 2 и гониометрической приставки 3, на которой крепится исследуемый кристалл.
На основании установки смонтированы механизм перемещения электронно-оптического преобразователя, дистанционное управление гониометрической головки, электронно-оптический преобразователь и бинокулярное устройство.
| Рис. 5. Принципиальная схема рентгеноскопической установки для ориентации алмаза. |
Учитывая вредность рентгеновских лучей для обслуживающего персонала, установку обшивают толстыми листами свинца.
Гониометрическая приставка представляет собой приспособление, при помощи которого посредством соответствующих перемещений и поворотов кристалл алмаза можно выставить относительно рентгеновского мучка, для чего головка позволяет поворачивать и перемещать кристалл алмаза по координатным осям. Изменение положений кристалла, т. е. управление гониометрической приставкой, производится дистанционно.
Настольный рентгеновский аппарат состоит из генераторного устройства и пульта управления, причем пульт управления отнесен на расстояние. Генераторное устройство состоит из высоковольтного трансформатора, трансформатора накала и маслорасширителя. Все вышеуказанные устройства располагаются в заполненном трансформаторным маслом баке, на крышке которого располагается защитный кожух с рентгеновской трубкой.
После прохождения кристалла рентгеновские лучи для усиления подаются на электронно-оптический преобразователь, который необходим для усиления сигнала до такой величины, чтобы дифракционную картину можно было бы наблюдать на экране. Электронно-оптический преобразователь представляет собой высоковакуумный прибор, в котором объединены фотоэлектронный преобразователь первичного флуороскопического изображения, электронно-оптический усилитель и электронно-лучевой приемник изображения с оптическим увеличителем.
Дифракционную картину наблюдают в бинокулярное устройство. Кроме того, дифракционную картину можно сфотографировать, для этого бинокулярное устройство снимается и устанавливается кинокамера. При фотографировании необходимо помнить, что поверхность пленки в камере должна быть параллельна плоскости изображения преобразователя.
Во время ориентации алмазных зерен необходимо соблюдать следующую последовательность. Совмещают пучок рентгеновских лучей с осью оптической системы. Перемещая электронный усилитель вдоль оси пучка, находят по экрану положение наибольшей интенсивности рентгеновского пучка. Закрепляют на гониометрическом столике на шеллаке кристалл алмаза, затем вра- щением рукояток дистанционного управления вводят кристалл в пучок рентгеновских лучей и наблюдают дифракционную картину. Вращением рукояток гониометрической головки добиваются на экране такой дифракционной картины, какая изображена на эталоне.
На рис. 6 показаны эталонные дифракционные кар-
| Рис. 6. Эталонные луэграммы вдоль осей: а — двойной; б — тройной; в — четверной симметрии. |
типы (луэграммы) вдоль осей двойной, тройной и четверной симметрии.
По луэграммам можно судить о расположении атомов в кристаллической решетке алмазного зерна, а следовательно, можно судить о «твердом» и «мягком» направлении в обработке кристалла.
При работе на установке необходимо помнить, что пятна дифракционных картин должны быть симметричны относительно первичного пучка рентгеновских лучей как по расположению, так и по интенсивности. После ориентации кристалл закрепляется на шеллаке в специальном приспособлении и переносится в основную державку, где производятся его крепление и раз- метка.
