Bahan keras dan rapuh seperti kaca optik, silikon karbida, seramik alumina dan karbida bersimen biasanya bergantung pada alat pelelas berlian untuk-pembentukan permukaan berketepatan tinggi, pengisaran rata dan pemesinan kontur. Walau bagaimanapun, sebahagian besar alatan berlian pada masa ini masih menggunakan proses pencampuran-dan-di mana butiran berlian diagihkan secara rawak dalam matriks ikatan. Susunan rawak ini selalunya membawa kepada ketumpatan bijian yang tidak sekata, variasi yang besar dalam ketinggian tonjolan bijian dan ruang cip yang tidak teratur, secara langsung mengakibatkan penggunaan kasar yang rendah, haus alatan yang tidak sekata dan konsistensi bahan kerja yang lemah-menjadikan sukar untuk memenuhi keperluan pemesinan ultra-ketepatan dan kestabilan tinggi-tinggi bagi-bahan keras dan rapuh.
Oleh itu, susunan butiran yang dipesan telah menjadi hala tuju pembangunan yang penting untuk alat pelelas berlian generasi akan datang. Dalam artikel ini, kami menyemak secara sistematik tiga proses pembentukan utama-pensinteran, penyaduran elektrik dan pematerian-dan mengkategorikan prinsip dan ciri aplikasi pelbagai teknologi penempatan bijian tersusun.
Bagaimanakah Butiran Berlian Perlu Direka untuk Susunan?
Teras susunan tersusun terletak pada reka bentuk tepat taburan spatial butiran kasar, dengan parameter utama termasuk: ketinggian tonjolan butiran, kedalaman benam, jarak sisi dan jarak membujur. Ketinggian tonjolan seragam memastikan semua bijian mengambil bahagian dalam pemotongan serentak, mengelakkan kegagalan pramatang beberapa biji akibat perbezaan ketinggian dan menghalang gosokan pramatang permukaan bahan kerja oleh ikatan. Kedalaman benam secara langsung mempengaruhi daya pengekalan ikatan pada butiran. Jarak sisi dan membujur menentukan ketumpatan butiran, ruang cip, dan beban pada setiap butiran individu, sekali gus mempengaruhi kecekapan pengisaran. Pada masa ini, corak susunan tertib utama ialah:
Susunan susunan– butiran disusun dalam baris dan lajur yang sama jaraknya. Ini adalah struktur paling mudah dengan kesukaran membentuk rendah, memberikan daya pengisaran yang agak stabil dan kecekapan tinggi, tetapi gangguan bijirin mungkin berlaku, dan kekasaran permukaan bahan kerja secara relatifnya lebih rendah.
Susunan berperingkat– baris bersebelahan diimbangi dengan separuh jarak baris, memecahkan laluan pemotongan lurus, menyediakan ruang cip yang munasabah, menekan tanda pengisaran berkala dengan berkesan, dan mengimbangi kelancaran dengan pemindahan cip.
Susunan filotaktik– diilhamkan oleh corak pertumbuhan daun tumbuhan, bijirin tersebar secara seragam di sepanjang lingkaran Fibonacci, tanpa pengulangan berkala dalam pengedaran. Laluan pemotongan tidak bertindih, menyebabkan daya pengisaran yang lebih rendah tetapi berkesan menghapuskan kegelombang permukaan, menjadikannya amat sesuai untuk pengisaran cermin.
Susunan lingkaran– bijirin diedarkan di sepanjang bulatan sepusat atau lingkaran Archimedean, dengan jarak berbeza dengan jejari. Pemindahan cip adalah lancar, sesuai untuk pemesinan permukaan melengkung yang kompleks. Semasa putaran, tepi pemotong terlibat secara berterusan, menghasilkan beban impak rendah dan getaran berkurangan.
Bagaimanakah Alat Pelelas Tempahan Difabrikasi?
Berdasarkan proses penyatuan berlian arus perdana, teknologi penempatan butiran yang dipesan boleh dibahagikan kepada tiga kategori: pensinteran logam, penyaduran elektrik dan pematerian.
01 Kaedah Pensinteran
Pensinteran ialah proses pengeluaran yang paling biasa untuk alat berlian, di mana butiran berlian dicampur dengan pengikat, ditekan menjadi bentuk, dan disinter. Melalui evolusi teknologi, kaedah ini kini mencapai susunan butiran yang teratur terutamanya melalui dua pendekatan:
(1) Kaedah templat:
Serbuk ikatan dicampur secara seragam dengan pengikat dan pelarut organik, dan lembaran ikatan-lapisan nipis disediakan dengan menekan hidraulik. Templat khusus dengan tatasusunan lubang mikro yang direka bentuk terlebih dahulu (sedikit lebih besar daripada saiz butiran berlian) kemudiannya digunakan untuk menekan butiran ke dalam helaian ikatan nipis dengan tepat. Selepas merobohkan, berbilang lapisan yang mengandungi butiran tersusun disusun dan disatukan dengan pensinteran menekan panas. Proses ini kos rendah dan sesuai untuk pengeluaran besar-besaran, tetapi lubang mikro mungkin berubah bentuk semasa menekan, mengehadkan penggunaannya kepada butiran superabrasif berdiameter besar.
(2) Kaedah sedutan vakum terkawal AI:
Teknologi ini menggunakan peralatan sedutan tekanan negatif pintar untuk mengambil butiran berlian dengan tepat melalui daya vakum ke grid orientasi pada titik peletakan yang telah ditetapkan, diikuti dengan lengan robot yang memindahkan dan melekatkannya dengan tepat pada permukaan substrat alat, mencapai susunan tersusun dan orientasi arah. Proses ini sangat automatik, dengan kadar pengambilan bijirin yang tinggi dan ketepatan kedudukan yang sangat baik, sesuai untuk pengeluaran alat pelelas yang berpersis tinggi dan piawai.
02 Kaedah Penyaduran Elektronik
Prinsip teras penyaduran elektrik ialah pemendapan medan elektrik: di bawah arus elektrik, ion nikel dalam larutan penyaduran terurai dan mendapan, secara beransur-ansur membungkus butiran berlian yang telah diletakkan di atas permukaan substrat untuk membentuk salutan nikel-berlian yang teguh. Alat saduran elektrik memberikan pengekalan bijian yang kuat dan sesuai untuk mengisar pelbagai bahan yang sukar dan rapuh yang sukar di mesin. Sebagai tambahan kepada peletakan tangan manual, laluan fabrikasi susunan tertib biasa termasuk:
(1) Peletakan elektrostatik:
Menggunakan daya tarikan elektrostatik, peranti penyebaran elektrostatik menjerap butiran berlian pada tatasusunan titisan pelekat yang telah direka bentuk (kawasan bersalut gam) pada permukaan substrat, dengan itu mencapai pengedaran butiran yang teratur. Biasanya, tatasusunan titisan pelekat digunakan dengan tepat oleh kepala pendispensan mikro yang dikawal komputer. Proses keseluruhan menampilkan automasi yang tinggi, pemendapan butiran yang cepat, dan ketepatan kedudukan yang baik, dan boleh disesuaikan dengan bahan kerja berbentuk kompleks. Walau bagaimanapun, kecacatan kecil seperti butiran yang hilang atau penggumpalan bijian sukar untuk dihapuskan sepenuhnya semasa ikatan pelekat.
(2) Kaedah membuka topeng:
Lembaran topeng nipis digunakan atau disalut pada permukaan substrat, dengan bukaan hanya pada kedudukan peletakan yang telah ditetapkan. Selepas pra-penyaduran lapisan logam asas, butiran berlian hanya boleh disimpan dalam bukaan; menanggalkan topeng menghasilkan susunan butiran tersusun satu lapisan. Topeng yang berjaya pada masa ini termasuk topeng binaan, topeng salutan, topeng pelekat, topeng berasaskan percetakan skrin dan topeng fotolitografi. Antaranya, topeng pencetak skrin digunakan secara meluas untuk penempatan bijirin yang dipesan pada permukaan yang kompleks. Topeng fotolitografi melibatkan prosedur yang rumit dan kos pengeluaran yang lebih tinggi, dan kebanyakannya digunakan untuk roda pengisar saduran ultra-nipis berketepatan tinggi.
03 Kaedah Memateri
Brazing bergantung pada logam pengisi pematerian aktif untuk membentuk ikatan metalurgi dengan berlian, memberikan pengekalan butiran yang lebih tinggi daripada penyaduran elektrik atau pensinteran konvensional. Alat pateri satu lapisan mempunyai tonjolan bijian yang lebih besar dan ruang cip yang mencukupi, menjadikannya pilihan pilihan untuk pengisaran berkelajuan tinggi dan berkecekapan tinggi. Proses penempatan bijirin yang dipesan matang pada masa ini termasuk:
(1) Kaedah templat lubang seramik:
Pengisi pateri mula-mula digunakan secara seragam pada substrat alat. Templat seramik dengan tatasusunan lubang mikro kemudiannya dipasang pada permukaan substrat, dan butiran berlian diisi ke dalam lubang-lubang untuk kedudukan. Keseluruhan pemasangan kemudiannya dipateri dalam satu kitaran relau vakum. Memandangkan templat seramik tahan haba dan tidak melekat pada pengisi pematerian, ia boleh digunakan semula berkali-kali, dengan ketepatan peletakan yang stabil, sesuai untuk pengeluaran batch roda pengisar rata.
(2) Pateri tompok laser:
Dalam kaedah ini, pengisi pateri dan butiran berlian diagihkan secara seragam pada permukaan substrat logam. Pengimbas laser dikawal untuk menyinari bintik-bintik tertentu secara selektif; butiran di tempat yang disinari dipateri setempat dan dilekatkan pada substrat. Selepas mengalihkan butiran longgar dari kawasan yang tidak disinari, struktur butiran tersusun satu lapisan terbentuk. Proses ini menawarkan ketepatan kedudukan yang sangat tinggi dan sesuai untuk alat pelelas yang ditempah satu lapisan berketepatan tinggi, tetapi pelaburan peralatan adalah agak tinggi, dan ia kebanyakannya digunakan untuk pengeluaran alat tersuai atasan.