聚晶金(jin)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，人們利用(yong)高壓合成技術(shu)合成了(le)聚晶金剛石（PCD），解決了天然(ran)金剛(gang)石(shi)數(shu)量(liang)稀少、價格昂(ang)貴(gui)的(de)問題，使金剛(gang)石(shi)刀具的(de)應(ying)用范圍擴展(zhan)到航空、航天、汽車(che)、電子、石(shi)材(cai)等多個領域。

聚晶(jing)金剛(gang)石（PCD）刀具主要(yao)用于加(jia)工有(you)色(se)(se)金(jin)屬等非(fei)黑色(se)(se)金(jin)屬，能夠(gou)刃磨(mo)出(chu)很鋒利的(de)刃口，得到較(jiao)好的(de)加(jia)工表(biao)面，而且還(huan)是加(jia)工非(fei)金(jin)屬新型材(cai)料的(de)首(shou)選材(cai)料，可以切削(xue)硬質合(he)金(jin)及工業(ye)陶瓷等高硬度(du)產品(pin)。

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PCD刀具的性(xing)能優勢

1）PCD的硬度可達8000HV，為硬質合金的80~120倍，而(er)且(qie)PCD的耐磨性更好。

2）PCD的導熱系數為(wei)700W/MK，為硬質合金的1.5～9倍，甚(shen)至高于PCBN和(he)銅。因此PCD刀具熱(re)(re)量(liang)傳遞迅速(su)，良好的傳熱(re)(re)性在很大程(cheng)度上能夠延長刀具壽命。

3）PCD的摩(mo)擦系數一般僅(jin)為0.1至0.3，而硬質合金的(de)摩擦(ca)系數為0.4～1。因此(ci)PCD刀具可顯著(zhu)減小切(qie)削力，從而延長(chang)了(le)刀具壽命。

4）PCD的熱膨脹系數小(xiao)，因此PCD刀具熱(re)變形(xing)小，加(jia)(jia)工(gong)(gong)精(jing)度高。刀具熱(re)變形(xing)越(yue)大，加(jia)(jia)工(gong)(gong)出(chu)的工(gong)(gong)件(jian)表(biao)面質量就(jiu)越(yue)差，要(yao)想加(jia)(jia)工(gong)(gong)出(chu)良好加(jia)(jia)工(gong)(gong)表(biao)面質量的工(gong)(gong)件(jian)就(jiu)必須嚴格控制刀具的熱(re)變形(xing)。

5）PCD刀(dao)具與有色金屬(shu)和(he)非金屬(shu)材料(liao)(liao)的親和(he)力小，在(zai)(zai)加工(gong)過程中刀(dao)尖不(bu)易(yi)形成積屑瘤(liu)(liu)。刀(dao)具與被(bei)加工(gong)材料(liao)(liao)的親和(he)力小，那么在(zai)(zai)加工(gong)過程中被(bei)加工(gong)材料(liao)(liao)就(jiu)不(bu)容易(yi)粘接在(zai)(zai)刀(dao)具表面，也就(jiu)不(bu)容易(yi)形成積屑瘤(liu)(liu)。

6）PCD刀(dao)具的彈(dan)性模(mo)量大，斷裂強度高(gao)（比(bi)氧化鋁高(gao)三倍），切(qie)削刃鈍圓半(ban)徑(jing)值可以磨(mo)得很(hen)小(xiao)，不易斷裂，能長期保持切(qie)削刃的鋒利程度。

PCD刀具(ju)的(de)結(jie)構形式(shi)

聚晶(jing)金剛石(PCD)刀具(ju)是通(tong)過(guo)把PCD復合片焊(han)接到硬質合金或者(zhe)鋼的刀體上制(zhi)成的刀具。由于(yu)PCD復合片(pian)將(jiang)單晶金剛石的(de)高硬(ying)度(du)、耐磨性、低摩擦(ca)系數和(he)強(qiang)度(du)與碳(tan)化鎢硬(ying)質(zhi)合金的(de)高抗(kang)彎強(qiang)度(du)進行了(le)結合，復合片(pian)的(de)碳(tan)化鎢硬(ying)質(zhi)合金層(ceng)(ceng)為金剛石層(ceng)(ceng)提供了(le)機械(xie)支(zhi)持，增加了(le)它的(de)抗(kang)彎強(qiang)度(du)，同時硬(ying)質(zhi)合金層(ceng)(ceng)易于焊接，使制作成品刀具變得容易。

PCD刀具的結構形(xing)式有：PCD刀片、PCD銑(xian)刀、PCD鉸刀、PCD鉆(zhan)頭、PCD切槽刀(dao)、非標PCD刀(dao)具。

PCD刀具的加工材質(zhi)

1）難加工(gong)有(you)色金屬(shu)及其合金材料

加工銅、鋅、鋁(lv)等有色(se)金屬及其合金、燒結硬質合金、鈦合金、巴氏合金時，材料(liao)易粘附(fu)刀具，加工困難，PCD刀具可(ke)有效(xiao)防止金屬與(yu)刀具發生粘結，刀具使用壽命長。對于鈦(tai)合金、銅合金、碳化鎢硬(ying)質(zhi)合金（Co<16%和Co>16%）、鋁合(he)金（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，對于耐(nai)磨性要求更高(gao)的合(he)金材(cai)料可選用粗(cu)粒度(du)及混合(he)粒度(du)PCD材質(zhi)刀具CDW025和CDW302。

2）難加工非金屬材料

加工如(ru)玻(bo)璃纖維增強塑(su)料、填(tian)硅材(cai)料、硬質碳(tan)纖維/環(huan)氧(yang)樹脂復合材料、陶瓷(ci)、木材時，刀(dao)具磨損嚴重(zhong)，難以(yi)加工，PCD刀具(ju)硬度(du)高、耐磨性好，加工(gong)效率(lv)高，常用(yong)PCD材質有(you)CDW010、CDW025和CDW302。

5、PCD刀具的(de)材質(zhi)牌號(hao)性能

除常(chang)規PCD刀具的(de)結構形式外，可定制PCD斷(duan)屑槽刀片、PCD銑刀片及非標PCD刀具等。

PCD材質牌號應用工況以(yi)及(ji)加(jia)工特(te)性

PCD刀具材料及切削(xue)參數

6、PCD刀(dao)具(ju)的選擇

PCD刀(dao)具(ju)選用的主要(yao)考(kao)慮(lv)因(yin)素：表面精(jing)度(du)、外形精(jing)度(du)、尺(chi)寸精(jing)度(du)、刀(dao)具(ju)變(bian)形、工作周(zhou)期(qi)縮短(duan)、停工時間縮短(duan)、刀(dao)具(ju)壽命(ming)增加、硬材(cai)料、刀(dao)具(ju)成本(ben)、減少投資、其它。

PCD刀具的切削參數

（1）切削(xue)速(su)度(du)Vc

PCD刀(dao)具(ju)可在極(ji)高的主軸轉(zhuan)速下進行切(qie)削加工，例如車削硅鋁合金時速度可達1000m/min，高速銑削3000m/min；

（2）進給(gei)量Fr

PCD刀具(ju)根據不同加工(gong)情況應選擇合適的進給量(liang)，進給量(liang)過(guo)(guo)大(da)會影響表面(mian)粗糙度(du)、過(guo)(guo)小會使切削溫度(du)上(shang)升；

（3）切(qie)削(xue)深度ap

PCD刀具(ju)(ju)根據加工工藝不同(tong)應選(xuan)擇合(he)適的切削深度，切削深度過大會影響刀具(ju)(ju)壽命。

PCD刀(dao)具的應(ying)用領域

（1）3C行(xing)業：隨(sui)著消費(fei)者對輕、薄、短、小以及時尚新(xin)潮(chao)的要求越(yue)來越(yue)多，基于高科技(ji)(ji)的數字化、智(zhi)能化、網絡化的新(xin)技(ji)(ji)術——“3C”產品（計算機Computer，通信(xin)Communication，消(xiao)費(fei)類電子產品ConsumerElectronics）層出不窮，產品數(shu)量、種(zhong)類極為豐富。在(zai)“3C”產品的外(wai)殼應用上，鎂鋁合金已逐漸取代(dai)ABS、PC等材料(liao)，目(mu)前隨(sui)著5G通訊技術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，新(xin)型材(cai)料陶瓷（氧化鋯(gao)）越來越多的(de)應用到手機背殼(ke)等領域。

（2）汽(qi)車行業(ye)：鋁合(he)金已成(cheng)為交通工(gong)業(ye)需求的致力于減輕(qing)重量的理(li)想材料，巿場(chang)上(shang)有很(hen)多(duo)種鋁合(he)金，汽(qi)車活塞、輪轂(gu)、發動機裙部、銷孔和汽(qi)缸(gang)體(ti)等部件的Si含量(liang)超過10%，同時又(you)采(cai)用流水作業的(de)方(fang)式，因此對刀(dao)具的(de)硬度和(he)使用壽命有很高要求(qiu)，而且金屬基復合材料(MMC)和碳纖(xian)維復合(he)材料也已應用到汽車領域，采用PCD刀(dao)具(ju)能(neng)夠保證加工速率和加工質量。

（3）航(hang)空航(hang)天行業：用于航(hang)空航(hang)天最普遍的(de)復合材料是CFRP(碳纖維W強塑料(liao))，碳纖維復(fu)合材(cai)料目前已經占到了機身材(cai)料的約50%，PCD刀(dao)具對它特別有效。典型的CFRP零(ling)件(jian)是飛行器的翼梁，還有由這種(zhong)零(ling)件(jian)材料制(zhi)成(cheng)的軸承、泵零(ling)件(jian)和套筒。