| 郑州模具培训为大家讲一讲金刚石刀具材料的性能优劣 金刚石刀具的应用建议 金刚石的硬度和耐磨性极高、切削刃非常锋利、刃部粗糙度值小、摩擦因数低、抗粘结性好、热导率高、切削时不易粘刀及产生积屑瘤、加工表面质量好。在加工有色金属时，表面粗糙度值可达R0.10～0.05μ m，加工精度可达IT5(孔IT6)级以上，能有效地加工非铁金属材料和非金属材料，如铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、未烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料、塑料、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨木材(尤其是实心木和胶合板、MDF等复合材料) 。 金刚石的缺点是韧性差，热稳定性低，与铁族元素接触时有化学反应(4C+3Fe →Fe3C4)，在700~800℃时将碳化(即石墨化)，一般不适用於加工钢铁材料。用它切削镍基合金时，同样也会迅速磨损。所以通常不推荐金刚石刀具加工高熔点金属及合金。此外，金刚石刀具刃磨困难，价格昂贵。表1中列出了金刚石刀具与硬质合金刀具二者性能的比较。 金刚石刀具材料的品种分类 金刚石刀具材料分为单晶金刚石（有天然和人造两种，天然单晶金刚石价格昂贵，部分被人造单晶金刚石替代）、人造聚晶金刚石(PCD)和人造聚晶金刚石与硬质合金复合刀片（PCD/CC）以及CVD金刚石。 单晶金刚石 单晶金刚石用作切削刀具必须是大颗粒的(质量大於0.1g，最小径长不得小於3mm) ，主要用于表面粗糙度、几何形状精度和尺寸精度有较高要求的精密和超精密加工应用领域。 天然单晶金刚石是金刚石中最耐磨的材料。它本身质地细密，经过精细研磨，切削刃的刃口钝圆半径可小到0.008~0.005μm。但天然单晶金刚石较脆，其结晶各向异性，不同晶面或同一晶面不同方向的晶体硬度均有差异，在进行刃磨和使用时必须选择合适的方向。由於使用条件苛刻，加上天然单晶金刚石资源有限，价格十分昂贵，所以生产上大多采用PCD、PCD/CC和CVD金刚石刀具。天然单晶金刚石主要用於某些有色金属的超精密切削加工或黄金首饰的生产中。 人工合成单晶金刚石的尺寸、形状和性能都具有良好的一致性, 目前由于高温高压技术日趋成熟，能够制备一定尺寸的人工合成单晶金刚石，尤其在加工高耐磨的层状木板时，其性能要优于PCD金刚石，不会引起刃口过早钝化。 金刚石刀具的应用建议 金刚石刀具改变了传统的机械加工工艺，解决了生产中以前很多难以解决的加工问题。目前广泛应用于机械、治金、矿山、高速列车、汽车、拖拉机、轴承、水泵、交通、能源、精密仪器、航空航天等行业幷取得了显着的经济效益。例如，长春一汽集团公司用PCD刀具精镗高矽铝合金材料的活塞销孔（VC=160m/min，f=0.08~0.10mm/r，ap=0.05mm），刀具寿命达42,500件，是原来硬质合金刀具的90倍，加工表面粗糙度Ra由原来0.8~0.4μm下降为0.4~0.2μm，每班还可减少装调刀具等辅助时间30min，分摊到每一工件上的刀具成本也比硬质合金刀具下降了85%。 目前世界上金刚石材料的年耗量呈8%~10%速度增长。人造单晶金刚石材料正在向粗颗粒、高强度、多功能方向发展，最大颗粒达11.14克拉重。PCD则向大直径、细粒度、高抗冲击、高热稳定性方向发展。PCD最大直径可达74mm。中国自1963年第一颗人造金刚石开发成功以来，已走过近50年的发展历程。目前中国人造金刚石的年产量位居世界第一，幷能生产各种高品级和高强度的人造金刚石，为推广和使用金刚石切削刀具创造了有利条件。 使用金刚石刀具的机床必须具有高的刚度、大的功率和高的转速。此外，机床精度要好，装夹工件的夹具和夹紧装置，要求可靠性强，以免加工时产生振动导致刀具破损。必须指出，目前生产中不少机床设备还不能满足金刚石刀具的加工要求，所以它们的潜力未能得到充分发挥，今後随着数控机床（NC）和加工中心（MC）等高效设备应用的增多（中国投资221亿元人民币的国家重大科技专项“高挡数控机床与基础制造”，也於2009年初开始启动），必将进一步推动金刚石刀具的使用。 金刚石刀具的加工刃磨和用钝後重磨是使用中关键问题，它是一项保密性很强、难度很大的技术。国外使用金刚石刀具的企业多数都不自己磨刀，而将用钝的金刚石刀具送回原厂重磨。 当前中国发展金刚石刀具，一方面要重视引进、吸收国外新技术，设法提高刀片的质量，降低刀片的成本；另一方面要进一步研制出晶粒更细的材料，以提高其致密度，减少刃口锯齿边，使其能研磨得更为锋利。同时要解决金刚石刀具的刃磨效率和质量问题。 |