| 鄭州模具培訓(xùn)為大家講一講金剛石刀具材料的性能優(yōu)劣 金剛石刀具的應(yīng)用建議 金剛石的硬度和耐磨性極高、切削刃非常鋒利、刃部粗糙度值小、摩擦因數(shù)低、抗粘結(jié)性好、熱導(dǎo)率高、切削時(shí)不易粘刀及產(chǎn)生積屑瘤、加工表面質(zhì)量好。在加工有色金屬時(shí)，表面粗糙度值可達(dá)R0.10～0.05μ m，加工精度可達(dá)IT5(孔IT6)級以上，能有效地加工非鐵金屬材料和非金屬材料，如銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷、未燒結(jié)的硬質(zhì)合金、各種纖維和顆粒加強(qiáng)的復(fù)合材料、塑料、橡膠、石墨、玻璃和各種耐磨木材(尤其是實(shí)心木和膠合板、MDF等復(fù)合材料) 。 金剛石的缺點(diǎn)是韌性差，熱穩(wěn)定性低，與鐵族元素接觸時(shí)有化學(xué)反應(yīng)(4C+3Fe →Fe3C4)，在700~800℃時(shí)將碳化(即石墨化)，一般不適用於加工鋼鐵材料。用它切削鎳基合金時(shí)，同樣也會迅速磨損。所以通常不推薦金剛石刀具加工高熔點(diǎn)金屬及合金。此外，金剛石刀具刃磨困難，價(jià)格昂貴。表1中列出了金剛石刀具與硬質(zhì)合金刀具二者性能的比較。 金剛石刀具材料的品種分類 金剛石刀具材料分為單晶金剛石（有天然和人造兩種，天然單晶金剛石價(jià)格昂貴，部分被人造單晶金剛石替代）、人造聚晶金剛石(PCD)和人造聚晶金剛石與硬質(zhì)合金復(fù)合刀片（PCD/CC）以及CVD金剛石。 單晶金剛石 單晶金剛石用作切削刀具必須是大顆粒的(質(zhì)量大於0.1g，最小徑長不得小於3mm) ，主要用于表面粗糙度、幾何形狀精度和尺寸精度有較高要求的精密和超精密加工應(yīng)用領(lǐng)域。 天然單晶金剛石是金剛石中最耐磨的材料。它本身質(zhì)地細(xì)密，經(jīng)過精細(xì)研磨，切削刃的刃口鈍圓半徑可小到0.008~0.005μm。但天然單晶金剛石較脆，其結(jié)晶各向異性，不同晶面或同一晶面不同方向的晶體硬度均有差異，在進(jìn)行刃磨和使用時(shí)必須選擇合適的方向。由於使用條件苛刻，加上天然單晶金剛石資源有限，價(jià)格十分昂貴，所以生產(chǎn)上大多采用PCD、PCD/CC和CVD金剛石刀具。天然單晶金剛石主要用於某些有色金屬的超精密切削加工或黃金首飾的生產(chǎn)中。 人工合成單晶金剛石的尺寸、形狀和性能都具有良好的一致性, 目前由于高溫高壓技術(shù)日趨成熟，能夠制備一定尺寸的人工合成單晶金剛石，尤其在加工高耐磨的層狀木板時(shí)，其性能要優(yōu)于PCD金剛石，不會引起刃口過早鈍化。 金剛石刀具的應(yīng)用建議 金剛石刀具改變了傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝，解決了生產(chǎn)中以前很多難以解決的加工問題。目前廣泛應(yīng)用于機(jī)械、治金、礦山、高速列車、汽車、拖拉機(jī)、軸承、水泵、交通、能源、精密儀器、航空航天等行業(yè)幷取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。例如，長春一汽集團(tuán)公司用PCD刀具精鏜高矽鋁合金材料的活塞銷孔（VC=160m/min，f=0.08~0.10mm/r，ap=0.05mm），刀具壽命達(dá)42,500件，是原來硬質(zhì)合金刀具的90倍，加工表面粗糙度Ra由原來0.8~0.4μm下降為0.4~0.2μm，每班還可減少裝調(diào)刀具等輔助時(shí)間30min，分?jǐn)偟矫恳还ぜ系牡毒叱杀疽脖扔操|(zhì)合金刀具下降了85%。 目前世界上金剛石材料的年耗量呈8%~10%速度增長。人造單晶金剛石材料正在向粗顆粒、高強(qiáng)度、多功能方向發(fā)展，最大顆粒達(dá)11.14克拉重。PCD則向大直徑、細(xì)粒度、高抗沖擊、高熱穩(wěn)定性方向發(fā)展。PCD最大直徑可達(dá)74mm。中國自1963年第一顆人造金剛石開發(fā)成功以來，已走過近50年的發(fā)展歷程。目前中國人造金剛石的年產(chǎn)量位居世界第一，幷能生產(chǎn)各種高品級和高強(qiáng)度的人造金剛石，為推廣和使用金剛石切削刀具創(chuàng)造了有利條件。 使用金剛石刀具的機(jī)床必須具有高的剛度、大的功率和高的轉(zhuǎn)速。此外，機(jī)床精度要好，裝夾工件的夾具和夾緊裝置，要求可靠性強(qiáng)，以免加工時(shí)產(chǎn)生振動導(dǎo)致刀具破損。必須指出，目前生產(chǎn)中不少機(jī)床設(shè)備還不能滿足金剛石刀具的加工要求，所以它們的潛力未能得到充分發(fā)揮，今後隨著數(shù)控機(jī)床（NC）和加工中心（MC）等高效設(shè)備應(yīng)用的增多（中國投資221億元人民幣的國家重大科技專項(xiàng)“高擋數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造”，也於2009年初開始啟動），必將進(jìn)一步推動金剛石刀具的使用。 金剛石刀具的加工刃磨和用鈍後重磨是使用中關(guān)鍵問題，它是一項(xiàng)保密性很強(qiáng)、難度很大的技術(shù)。國外使用金剛石刀具的企業(yè)多數(shù)都不自己磨刀，而將用鈍的金剛石刀具送回原廠重磨。 當(dāng)前中國發(fā)展金剛石刀具，一方面要重視引進(jìn)、吸收國外新技術(shù)，設(shè)法提高刀片的質(zhì)量，降低刀片的成本；另一方面要進(jìn)一步研制出晶粒更細(xì)的材料，以提高其致密度，減少刃口鋸齒邊，使其能研磨得更為鋒利。同時(shí)要解決金剛石刀具的刃磨效率和質(zhì)量問題。 |
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