金剛石刀(dao)具具有(you)極(ji)高(gao)(gao)(gao)(gao)的硬度和耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)(xing)(xing)、低摩擦系(xi)數(shu)、高(gao)(gao)(gao)(gao)彈性(xing)(xing)(xing)模量、高(gao)(gao)(gao)(gao)熱(re)(re)導、低熱(re)(re)膨脹系(xi)數(shu)，以及與非(fei)(fei)鐵金(jin)(jin)屬(shu)親和力(li)小等優(you)點。可以用(yong)于非(fei)(fei)金(jin)(jin)屬(shu)硬脆材料如石墨、高(gao)(gao)(gao)(gao)耐(nai)磨(mo)(mo)材料、復合材料、高(gao)(gao)(gao)(gao)硅鋁合金(jin)(jin)及其(qi)它韌(ren)性(xing)(xing)(xing)有(you)色金(jin)(jin)屬(shu)材料的精密(mi)加工。金(jin)(jin)剛石刀(dao)具類型(xing)繁多(duo)，性(xing)(xing)(xing)能差異(yi)顯著，不(bu)同類型(xing)金(jin)(jin)剛石刀(dao)具的結構、制備方法和應(ying)用(yong)領(ling)域有(you)較大(da)區別(bie)。
金剛石刀具的類型
1、天然金剛石(shi)Natural Diamond（ND）；
2、人造聚晶(jing)金剛石Artificial Polvcrystalline Diamond（PCD）；
3、人造聚晶金剛石復(fu)合片Polycrystalline Diamond Compact（PDC）；化學氣相沉積(ji)涂層金剛(gang)石刀具Chemical各類金剛(gang)石刀具（4張）Vapor Deposition Diamond Coated Tools（CVD）。
4、沉(chen)積(ji)厚(hou)度達100μm的無(wu)襯(chen)底(di)純(chun)金剛石厚膜Thick Diamond Film（CD）；
5、在刀具基體表面直接上沉積厚(hou)度小于(yu)30μm的(de)金(jin)剛石薄(bo)膜(mo)涂(tu)層Coated Thin Diamond Film（CD）。
天然金剛石（ND）刀具
為天然(ran)金剛石(shi)拉蔓(man)峰譜，具有以(yi)下(xia)特征：
（1）1332尖(jian)鋒處顯示存在金剛石(shi)。
（2）波型幅度(du)（FWHM）為4.1cm-1
顯示為純金剛石。ND是目前已知礦(kuang)物中最(zui)硬的(de)物質，主要用于制備刀(dao)具車(che)刀(dao)。天然金剛石(shi)刀(dao)具精細研磨后刃口半徑可達0.01～0.002μm。其中天然單晶金剛石（Single Crystalline Diamond，SCD）刀(dao)具(ju)切削刃部(bu)位(wei)經高(gao)倍(bei)放大1500倍仍然(ran)觀察到(dao)刀刃光滑。SCD車(che)削(xue)鋁制活塞時Ra可達到(dao)4μm，而在同樣(yang)切(qie)削條(tiao)件(jian)下用PCD刀具加(jia)工時的表面粗(cu)糙時的Ra為15～50μm。故(gu)采(cai)用SCD刀具配合精(jing)(jing)密車床進行精(jing)(jing)密和(he)超精(jing)(jing)密加工(gong)，可獲得鏡面表面。
聚晶金剛石（PCD）刀具
PCD是高溫超高壓條件下通(tong)過鈷等(deng)金(jin)(jin)(jin)屬結合劑(ji)將金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石微粉(fen)聚(ju)(ju)集燒(shao)結合成的多晶(jing)體材料(liao)，又稱(cheng)燒(shao)結金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石。聚(ju)(ju)晶(jing)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石刀具整(zheng)體燒(shao)結成銑刀，用于(yu)銑削加工，PCD晶(jing)粒呈無序排列狀態，屬(shu)各向同性，硬度均勻，石(shi)墨化(hua)溫度為550℃。刀(dao)具(ju)具(ju)有高(gao)硬度、高(gao)導熱性(xing)、低熱脹系(xi)數(shu)、高(gao)彈性(xing)模量(liang)和低摩擦系(xi)數(shu)。刀(dao)刃非常鋒利等特點。
該圖片由注冊用戶"秋天的浮萍"提供，版權聲明反饋
人造聚晶金剛石復合片（PDC）刀具
為提高PCD刀片的韌性(xing)和可焊(han)性(xing)，常(chang)將(jiang)PCD與硬(ying)質合金刀(dao)體做(zuo)成人造聚晶(jing)金剛石復合刀(dao)片（PDc）。即在硬質合金基底其表(biao)面壓制一(yi)層0.5～1mm厚的PCD燒結而成(cheng)。復合(he)(he)刀片(pian)的抗彎(wan)強度(du)與硬質合(he)(he)金(jin)基本一致，硬度(du)接近PCD，故可(ke)以替代PCD使(shi)用。PCD及人造聚晶金剛石復合(he)片(pian)（PDC）刀具的刃口鋒利(li)性(xing)和加工的工件(jian)表面質量低于ND。同時(shi)其可加工性(xing)很差，磨(mo)削比小，難以根據(ju)刀(dao)頭的(de)幾何形狀任意成(cheng)形。目前利(li)用(yong)人造聚晶金剛石復合片(pian)只能(neng)制(zhi)備車(che)刀(dao)，至今還不能(neng)制(zhi)造帶斷屑槽的(de)可轉位(wei)刀(dao)片(pian)和復雜三(san)維(wei)曲面幾何形狀的(de)銑刀(dao)。
CVD金剛石厚膜（TDF）焊接刀具
金剛石厚膜焊接刀具是把激光切割好CVD金剛石厚膜一次焊(han)接(jie)至基(ji)體（通常為K類硬質合金）上，形成(cheng)復合片，然后拋光復合片，二次焊接至刀體上，刃磨(mo)成(cheng)需要的形狀和刃口。CVD金剛石厚膜(mo)（金剛石膜(mo)厚度達30μm），具(ju)有(you)硬(ying)度(du)高、耐磨損、摩擦系(xi)數小等特點，是(shi)制(zhi)造切(qie)削有(you)色金屬(shu)和非金屬(shu)材料(liao)(liao)刀具(ju)的理想材料(liao)(liao)。由于(yu)金剛(gang)石焊接過程工藝復雜(za)，CVD金剛石厚膜（TDF）焊接刀具尚未大批量應用。
金剛石涂層刀具
金剛石涂層刀具是用CVD法直接在硬質合金（K類硬質合金(jin)）或陶瓷(ci)等基體(ti)上沉積一(yi)層1～25μm金剛石薄膜，無解理面(mian)各(ge)向同性。薄(bo)膜涂層(ceng)刀具硬度達9800～10000HV。熱導率高(gao)，室溫下導熱系(xi)數高(gao)達2000W·m-1·K-1，而硬質合金(jin)刀(dao)具導熱(re)系數僅為80～100m-1·K-1。CVD方法(fa)金(jin)剛石可(ke)以涂(tu)層(ceng)到(dao)任何復(fu)雜形狀的刀具上，這是聚晶(jing)金(jin)剛石無法(fa)擁有(you)的最(zui)顯(xian)著的優(you)勢。
立方氮化硼（PCBN）刀具
立方氮化硼（PCBN）是繼人工合成金剛石之后出現的第二種無機超硬材料，其硬度略次于金剛石，熱穩定性好，耐熱性可達到1400~1500度(du)，比金剛石(shi)的耐熱性(xing)（700~800度）幾乎高一倍。立方(fang)氮化硼（PCBN）刀(dao)具(ju)主要適合(he)加(jia)(jia)工(gong)各種黑色金屬(shu)及其合(he)金材料；最適合(he)于(yu)各種淬(cui)硬鋼(gang)(gang)(gang)（碳素(su)工(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)(gang)軸承鋼(gang)(gang)(gang)模(mo)具(ju)鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)速鋼(gang)(gang)(gang)）珠(zhu)光體(ti)灰口鑄鐵（釩(fan)鈦鑄鐵）冷硬鑄鐵高(gao)溫合(he)金（鎳基合(he)金鈷基合(he)金）及表面(mian)噴涂(tu)堆焊(han)的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)。具(ju)有(you)使(shi)用壽命長，減少換刀(dao)次數(shu)，補償停機所花的(de)(de)時間，使(shi)數(shu)控機床和自動化生產(chan)線的(de)(de)高(gao)效(xiao)能得到更(geng)充分的(de)(de)發(fa)揮，可以改(gai)變傳統的(de)(de)機械加(jia)(jia)工(gong)方(fang)式(shi)（即淬(cui)火前用刀(dao)具(ju)粗加(jia)(jia)工(gong)和淬(cui)火后用砂輪精加(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)方(fang)法），從而能在一臺數(shu)控機床進行淬(cui)火前淬(cui)火后的(de)(de)車(che)削加(jia)(jia)工(gong)（以車(che)代磨），具(ju)有(you)很好(hao)的(de)(de)經濟效(xiao)益。
推薦閱讀
民興
巧奪天工
奇力頂墻
家的
板川
來斯奧
松樂
如魚得水
格蘭
卡諾亞
