金剛石涂(tu)層刀具(ju)選(xuan)用常識

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用戶在選擇和使用金剛石涂層刀具之前，必須了解有關金剛石(shi)涂層刀(dao)具的以下幾點常識：

（1）CVD金剛石涂層與非晶金剛石涂層的區別

非晶金剛石(shi)（也(ye)稱為類金剛石(shi)碳——譯注(zhu)）涂層是采用PVD工藝沉積的一種(zhong)碳膜。

它既具(ju)(ju)有一(yi)(yi)部(bu)分(fen)金剛(gang)(gang)石(shi)(shi)的(de)SP3鍵(jian)，又具(ju)(ju)有一(yi)(yi)部(bu)分(fen)碳(tan)的(de)SP2鍵(jian)；其(qi)成(cheng)膜(mo)硬度(du)很(hen)高(gao)，但又低于金剛(gang)(gang)石(shi)(shi)膜(mo)的(de)硬度(du)；其(qi)厚(hou)度(du)也比(bi)我(wo)們通常沉(chen)積的(de)金剛(gang)(gang)石(shi)(shi)膜(mo)要薄一(yi)(yi)些(xie)。加工(gong)石(shi)(shi)墨時(shi)，非晶金剛(gang)(gang)石(shi)(shi)涂(tu)層刀具(ju)(ju)的(de)壽命是未涂(tu)層硬質合金刀具(ju)(ju)的(de)2-3倍(bei)(bei)。與之(zhi)相比(bi)，CVD金剛(gang)(gang)石(shi)(shi)則(ze)是采用CVD工(gong)藝沉(chen)積的(de)純金剛(gang)(gang)石(shi)(shi)涂(tu)層，加工(gong)石(shi)(shi)墨時(shi)的(de)刀具(ju)(ju)壽命是硬質合金刀具(ju)(ju)的(de)12-20倍(bei)(bei)，從而可減少換刀次(ci)數，提高(gao)加工(gong)的(de)可靠性(xing)和精度(du)一(yi)(yi)致性(xing)。

（2）不能用金剛石刀具加工淬硬鋼

金(jin)剛(gang)(gang)石由碳原(yuan)子(zi)構成(cheng)(cheng)。某些材料(liao)(liao)受(shou)熱時(shi)(shi)，會(hui)從金(jin)剛(gang)(gang)石中吸(xi)出碳原(yuan)子(zi)并(bing)在工件(jian)中形成(cheng)(cheng)碳化物。鐵(tie)(tie)就是此類材料(liao)(liao)之(zhi)一。用金(jin)剛(gang)(gang)石刀具(ju)加工鐵(tie)(tie)族(zu)材料(liao)(liao)時(shi)(shi)，摩擦產生的熱量會(hui)使金(jin)剛(gang)(gang)石中的碳原(yuan)子(zi)擴散(san)到鐵(tie)(tie)中，從而造成(cheng)(cheng)金(jin)剛(gang)(gang)石涂層因(yin)化學(xue)磨損而提前失效。

（3）重磨和（或）重涂層的金剛石涂層刀具質量難以保證

由于(yu)刀具表面生成的(de)涂(tu)(tu)層(ceng)為純金剛(gang)石(shi)(shi)，因此(ci)用(yong)金剛(gang)石(shi)(shi)磨(mo)輪對刀具進(jin)行重磨(mo)需要耗費很長時間。此(ci)外(wai)，為使金剛(gang)石(shi)(shi)生長而采(cai)用(yong)的(de)刀具。制(zhi)備工藝會改變刀具表面的(de)化學(xue)特性(xing)，由于(yu)涂(tu)(tu)層(ceng)時要求對這種化學(xue)特性(xing)進(jin)行非常精確的(de)控(kong)制(zhi)，因此(ci)刀具重新(xin)涂(tu)(tu)層(ceng)的(de)效果(guo)難(nan)以得到保(bao)證。

（4）金剛石涂層刀具的壽命各不相同

與任何其他刀具一樣，金剛石涂層刀具的壽命也各不相同，主要取決于被切削材料、選用的進給率和切削速度，以及工件的幾何形狀等。一般來說，加工石墨的(de)金剛(gang)石涂層刀(dao)(dao)具(ju)的(de)壽命(ming)是未涂層硬質合金刀(dao)(dao)具(ju)的(de)10-20倍，在某些(xie)情況下甚至可(ke)能更(geng)長。這樣(yang)，就能用一把刀(dao)(dao)具(ju)完成幾乎(hu)任(ren)(ren)何加工任(ren)(ren)務(wu)，無需(xu)因刀(dao)(dao)具(ju)磨損而(er)換(huan)刀(dao)(dao)，避(bi)免了加工中斷和重新校準，從(cong)而(er)有(you)可(ke)能實現無人值守加工。在復合材料的(de)加工中，也完全(quan)可(ke)能獲得較(jiao)長的(de)刀(dao)(dao)具(ju)壽命(ming)。

有報道(dao)稱，在加工(gong)高(gao)密度(du)玻(bo)璃纖維(wei)、碳(tan)纖維(wei)和Gl0-FR4等難加工(gong)復(fu)合(he)(he)材(cai)料時，金剛(gang)石(shi)涂層刀具(ju)(ju)的壽命可高(gao)達未涂層硬(ying)質合(he)(he)金刀具(ju)(ju)的70倍。

（5）金剛石涂層容易剝落

涂層(ceng)剝(bo)落(luo)是金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)涂層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)的(de)(de)一個嚴重(zhong)問題，也是一個常(chang)見問題（尤其(qi)在加(jia)工碳纖維(wei)之類材(cai)料(liao)時），會導致刀(dao)(dao)具(ju)(ju)壽(shou)命(ming)難以(yi)預測(ce)。上世紀(ji)90年代(dai)后期(qi)，界面化學(xue)特性(xing)被確(que)定為是影(ying)響(xiang)金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)涂層(ceng)粘附性(xing)能的(de)(de)重(zhong)要(yao)因素。通過選擇兼(jian)容性(xing)好的(de)(de)硬(ying)質合(he)金(jin)(jin)(jin)化學(xue)特性(xing)、采用(yong)適(shi)當的(de)(de)預處理(li)技術(shu)和(he)合(he)理(li)的(de)(de)沉積反(fan)應條件(jian)，就有(you)可能減輕或消(xiao)除金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)涂層(ceng)的(de)(de)剝(bo)落(luo)，穩(wen)定地實現(xian)平穩(wen)的(de)(de)磨損(sun)模式。在顯微鏡下觀(guan)察正常(chang)磨損(sun)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)涂層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)，可以(yi)發(fa)現(xian)，金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)被穩(wen)定磨損(sun)直至硬(ying)質合(he)金(jin)(jin)(jin)基體，而(er)沒有(you)發(fa)生崩(beng)刃或剝(bo)落(luo)。