聚晶金剛石刀具介紹

金剛石作為一種超硬刀具材料已廣泛應用于切削加工，天然金剛石價格昂貴限制了金剛石刀具的發展，20世紀70年代，人(ren)們利(li)用高壓合(he)成技術合(he)成了聚(ju)晶金剛石(shi)（PCD），解決了天(tian)然(ran)金剛石(shi)數(shu)量(liang)稀少、價格昂貴的問題，使金剛石(shi)刀具的應(ying)用(yong)范圍擴(kuo)展(zhan)到航空(kong)、航天(tian)、汽車、電子、石(shi)材等多(duo)個領域。

聚晶金剛(gang)石（PCD）刀具主要用于加工(gong)有色(se)金(jin)屬等非(fei)黑色(se)金(jin)屬，能夠刃(ren)磨出很鋒(feng)利的(de)刃(ren)口，得(de)到(dao)較好(hao)的(de)加工(gong)表面，而且(qie)還(huan)是加工(gong)非(fei)金(jin)屬新型(xing)材料的(de)首選材料，可(ke)以切削(xue)硬質合(he)金(jin)及(ji)工(gong)業陶瓷等高(gao)硬度產品。

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PCD刀具的性能優勢

1）PCD的硬度可達8000HV，為硬質合金(jin)的80~120倍，而且PCD的耐磨性(xing)更好。

2）PCD的導熱系數為700W/MK，為硬質合金的1.5～9倍(bei)，甚至高于PCBN和銅。因此PCD刀具熱(re)量傳遞(di)迅速，良好的傳熱(re)性(xing)在很大(da)程度上(shang)能夠延(yan)長刀具壽命。

3）PCD的摩擦(ca)系數(shu)一般僅(jin)為0.1至0.3，而硬質合(he)金的摩擦系數為0.4～1。因此PCD刀具可(ke)顯著減小切削力，從(cong)而延長了(le)刀具壽命。

4）PCD的熱膨脹(zhang)系數小(xiao)，因此PCD刀(dao)具(ju)熱變形小，加工(gong)精度(du)高(gao)。刀(dao)具(ju)熱變形越大，加工(gong)出的(de)工(gong)件表(biao)面(mian)質(zhi)量就越差(cha)，要想加工(gong)出良好加工(gong)表(biao)面(mian)質(zhi)量的(de)工(gong)件就必須嚴格(ge)控(kong)制刀(dao)具(ju)的(de)熱變形。

5）PCD刀(dao)(dao)具與有(you)色金屬(shu)(shu)和(he)(he)(he)非金屬(shu)(shu)材料的親和(he)(he)(he)力小，在(zai)(zai)加(jia)工過(guo)程中刀(dao)(dao)尖(jian)不易(yi)(yi)形(xing)成積屑(xie)(xie)瘤。刀(dao)(dao)具與被(bei)加(jia)工材料的親和(he)(he)(he)力小，那(nei)么(me)在(zai)(zai)加(jia)工過(guo)程中被(bei)加(jia)工材料就不容易(yi)(yi)粘(zhan)接在(zai)(zai)刀(dao)(dao)具表面(mian)，也就不容易(yi)(yi)形(xing)成積屑(xie)(xie)瘤。

6）PCD刀(dao)具的(de)彈(dan)性模量大，斷(duan)裂(lie)強度(du)高(gao)（比(bi)氧化鋁高(gao)三倍），切削刃鈍圓半(ban)徑值可(ke)以磨(mo)得很(hen)小，不易斷(duan)裂(lie)，能長期保持切削刃的(de)鋒利程度(du)。

PCD刀(dao)具的結構形式

聚晶金剛石(PCD)刀具(ju)是通過(guo)把PCD復合(he)片焊接(jie)到硬質(zhi)合(he)金或者(zhe)鋼的(de)刀(dao)體上制(zhi)成的(de)刀(dao)具。由于PCD復合片將單晶金剛石的(de)高(gao)硬(ying)度、耐磨性、低摩擦系(xi)數和強度與碳化(hua)鎢硬(ying)質合金的(de)高(gao)抗(kang)彎(wan)強度進(jin)行了結合，復合片的(de)碳化(hua)鎢硬(ying)質合金層(ceng)為(wei)金剛石層(ceng)提供了機械(xie)支持(chi)，增加(jia)了它(ta)的(de)抗(kang)彎(wan)強度，同(tong)時硬(ying)質合金層(ceng)易(yi)于焊(han)接(jie)，使(shi)制作(zuo)成品刀具(ju)變得容易(yi)。

PCD刀具(ju)的結構形式有：PCD刀(dao)片、PCD銑刀、PCD鉸(jiao)刀、PCD鉆頭、PCD切槽刀(dao)、非標PCD刀具。

PCD刀具的(de)加工(gong)材(cai)質

1）難加工有色金(jin)屬及其合金(jin)材料

加工銅、鋅、鋁等(deng)有色金屬及(ji)其合(he)金、燒結(jie)硬質合(he)金、鈦合(he)金、巴氏(shi)合(he)金時，材料易粘附刀(dao)具(ju)，加工困難(nan)，PCD刀(dao)具可有效防止金(jin)(jin)屬與刀(dao)具發生粘結(jie)，刀(dao)具使(shi)用壽命(ming)長(chang)。對于鈦合金(jin)(jin)、銅合金(jin)(jin)、碳化(hua)鎢硬(ying)質(zhi)合金(jin)(jin)（Co<16%和Co>16%）、鋁合金(jin)（4-8%Si和9-13%Si）、高硅鋁合金(jin)（＞13%Si），CDW010牌號PCD刀具均可適用(yong)，對(dui)于(yu)耐磨性(xing)要求更高的合金(jin)材料可選(xuan)用(yong)粗粒(li)度及混合粒(li)度PCD材(cai)質(zhi)刀具CDW025和(he)CDW302。

2）難加工(gong)非(fei)金屬材料

加(jia)工如玻璃纖維(wei)增強塑料(liao)、填硅材料(liao)、硬(ying)質(zhi)碳纖維(wei)/環(huan)氧樹脂復合(he)材料、陶瓷、木材時，刀(dao)具磨損嚴(yan)重，難以加工，PCD刀具硬度高、耐磨性好，加(jia)工(gong)效率(lv)高，常用PCD材質有CDW010、CDW025和CDW302。

5、PCD刀具的材質(zhi)牌號性能(neng)

除常規PCD刀具的結(jie)構(gou)形(xing)式(shi)外(wai)，可(ke)定制PCD斷屑槽刀片(pian)、PCD銑刀片(pian)及非標PCD刀(dao)具等。

PCD材質牌號(hao)應用工(gong)(gong)況(kuang)以及(ji)加工(gong)(gong)特(te)性(xing)

PCD刀(dao)具材(cai)料及切削參數

6、PCD刀具的(de)選擇(ze)

PCD刀(dao)具(ju)選用的主要考(kao)慮(lv)因(yin)素：表面精度(du)、外形(xing)精度(du)、尺寸精度(du)、刀(dao)具(ju)變形(xing)、工作周期縮(suo)短、停(ting)工時(shi)間縮(suo)短、刀(dao)具(ju)壽(shou)命增(zeng)加(jia)、硬材(cai)料(liao)、刀(dao)具(ju)成(cheng)本、減少投(tou)資、其它。

PCD刀具的切削參數

（1）切(qie)削速度Vc

PCD刀具可在極(ji)高的主軸轉速下進行切(qie)削加工(gong)，例如(ru)車削硅鋁合金時(shi)速度可達(da)1000m/min，高(gao)速銑削3000m/min；

（2）進給量Fr

PCD刀(dao)具根據不同(tong)加工(gong)情況(kuang)應選(xuan)擇合(he)適的(de)進(jin)給量(liang)，進(jin)給量(liang)過大會影響表(biao)面粗(cu)糙度、過小會使切削溫度上升；

（3）切削深度ap

PCD刀具(ju)根據加工工藝不同應選擇(ze)合適的切削深(shen)度，切削深(shen)度過大會影響刀具(ju)壽命。

PCD刀(dao)具的應用(yong)領域(yu)

（1）3C行業：隨著消(xiao)費者對輕、薄、短、小(xiao)以及時尚新潮(chao)的(de)要求越來越多(duo)，基于(yu)高(gao)科技的(de)數字化、智(zhi)能(neng)化、網絡(luo)化的(de)新技術——“3C”產品（計算機Computer，通信Communication，消費(fei)類電子產(chan)品ConsumerElectronics）層(ceng)出不窮，產品(pin)數量、種類極為豐(feng)富。在“3C”產品的外(wai)殼應(ying)用上，鎂鋁合金已逐漸取代ABS、PC等材料，目前(qian)隨著5G通訊(xun)技術的(de)發展，新型材料陶瓷（氧化鋯）越來(lai)越多的(de)應(ying)用到手(shou)機背殼等領域。

（2）汽(qi)車行(xing)業(ye)：鋁(lv)合金已成為交(jiao)通工業(ye)需求的(de)致力(li)于減輕重(zhong)量的(de)理想材料(liao)，巿場上有很多(duo)種(zhong)鋁(lv)合金，汽(qi)車活塞、輪轂、發動機裙部、銷(xiao)孔和汽(qi)缸體等部件的(de)Si含量超過10%，同時又采(cai)用(yong)流水作(zuo)業的方式，因此對刀具的硬度和使用(yong)壽命有很高要求，而且金屬基復合(he)材料(MMC)和碳(tan)纖(xian)維復合材(cai)料也已應用到(dao)汽車領(ling)域，采用PCD刀具(ju)能夠保證加工(gong)速(su)率和加工(gong)質量。

（3）航(hang)空(kong)航(hang)天行業：用于航(hang)空(kong)航(hang)天最普(pu)遍的復(fu)合材(cai)料是(shi)CFRP(碳纖維W強(qiang)塑料)，碳纖(xian)維復(fu)合(he)材(cai)料目前(qian)已經占到(dao)了機身材(cai)料的約50%，PCD刀具對它特別有效。典型的CFRP零件(jian)(jian)是飛行器的翼梁，還有由這種零件(jian)(jian)材(cai)料制成的軸承、泵零件(jian)(jian)和套筒。