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(nian)代，人們利用高壓合成技(ji)術合成了聚晶金剛石（PCD），解(jie)決了天然(ran)金剛(gang)石數量(liang)稀少、價格昂貴的問題，使金剛(gang)石刀具的應用范(fan)圍擴展到航空、航天、汽車、電子、石材(cai)等多個領域。

聚晶金剛石（PCD）刀具主(zhu)要用于加工(gong)有色金(jin)屬等非黑(hei)色金(jin)屬，能夠刃磨出很鋒利(li)的(de)刃口，得到較好的(de)加工(gong)表面(mian)，而且(qie)還是(shi)加工(gong)非金(jin)屬新型材(cai)料(liao)的(de)首選材(cai)料(liao)，可以切削硬(ying)質合金(jin)及工(gong)業(ye)陶瓷等高(gao)硬(ying)度產品。

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PCD刀具的性能優勢

1）PCD的硬度可達(da)8000HV，為硬質合(he)金的80~120倍，而且(qie)PCD的耐(nai)磨(mo)性更好(hao)。

2）PCD的導熱系數為700W/MK，為(wei)硬質合金(jin)的1.5～9倍(bei)，甚(shen)至高(gao)于(yu)PCBN和銅。因此PCD刀具熱量傳遞迅速，良好的傳熱性在很大程度(du)上能夠(gou)延長刀具壽(shou)命。

3）PCD的摩擦系數(shu)一般僅為0.1至0.3，而硬質合金的摩擦系數為0.4～1。因此PCD刀具可(ke)顯著減(jian)小切削力(li)，從而延長了刀具壽命(ming)。

4）PCD的熱膨脹系(xi)數小，因此PCD刀具熱(re)變形小，加(jia)工精度高。刀具熱(re)變形越(yue)大，加(jia)工出(chu)(chu)的(de)工件(jian)表(biao)面(mian)質(zhi)量(liang)就(jiu)越(yue)差(cha)，要想(xiang)加(jia)工出(chu)(chu)良好加(jia)工表(biao)面(mian)質(zhi)量(liang)的(de)工件(jian)就(jiu)必須(xu)嚴格控(kong)制刀具的(de)熱(re)變形。

5）PCD刀具與有色金屬(shu)和(he)非金屬(shu)材料的親和(he)力(li)小，在(zai)加(jia)工(gong)過(guo)程中刀尖(jian)不易形(xing)成積屑瘤。刀具與被加(jia)工(gong)材料的親和(he)力(li)小，那(nei)么在(zai)加(jia)工(gong)過(guo)程中被加(jia)工(gong)材料就不容易粘(zhan)接在(zai)刀具表面，也就不容易形(xing)成積屑瘤。

6）PCD刀具的彈性模量大，斷裂強度(du)高（比(bi)氧化鋁高三倍），切(qie)削(xue)刃鈍圓半徑值可以磨得很小(xiao)，不易(yi)斷裂，能長期保持切(qie)削(xue)刃的鋒利程度(du)。

PCD刀具的(de)結構形式

聚晶金剛石(shi)(PCD)刀具是(shi)通過把PCD復合片焊接到硬質合金(jin)或者鋼(gang)的刀(dao)體上制成的刀(dao)具(ju)。由于PCD復合(he)片將單晶金(jin)剛(gang)(gang)石的(de)高硬(ying)度、耐磨性、低(di)摩(mo)擦系(xi)數和強(qiang)度與(yu)碳(tan)化鎢硬(ying)質(zhi)合(he)金(jin)的(de)高抗(kang)彎強(qiang)度進行了(le)結合(he)，復合(he)片的(de)碳(tan)化鎢硬(ying)質(zhi)合(he)金(jin)層為(wei)金(jin)剛(gang)(gang)石層提(ti)供了(le)機(ji)械支(zhi)持(chi)，增加了(le)它的(de)抗(kang)彎強(qiang)度，同時硬(ying)質(zhi)合(he)金(jin)層易于焊(han)接，使制作(zuo)成品(pin)刀(dao)具(ju)變得容易。

PCD刀具的結構(gou)形式有(you)：PCD刀片、PCD銑刀、PCD鉸刀(dao)、PCD鉆頭(tou)、PCD切槽刀、非標PCD刀(dao)具。

PCD刀具的加工材(cai)質

1）難加工有色(se)金屬及(ji)其合金材料

加(jia)工銅、鋅、鋁等有(you)色(se)金(jin)(jin)屬(shu)及其合(he)金(jin)(jin)、燒結硬質(zhi)合(he)金(jin)(jin)、鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)、巴(ba)氏合(he)金(jin)(jin)時，材料(liao)易粘附刀具，加(jia)工困難，PCD刀(dao)(dao)具(ju)(ju)可有效防止金屬與刀(dao)(dao)具(ju)(ju)發(fa)生粘結，刀(dao)(dao)具(ju)(ju)使(shi)用壽命長。對(dui)于鈦合金、銅(tong)合金、碳化鎢硬(ying)質合金（Co<16%和Co>16%）、鋁合(he)金（4-8%Si和9-13%Si）、高硅鋁(lv)合金（＞13%Si），CDW010牌號PCD刀具均可適用，對于(yu)耐磨性要求更高(gao)的合(he)金材料可選用粗粒(li)度及混合(he)粒(li)度PCD材質刀具CDW025和CDW302。

2）難加工非金屬材料

加(jia)工如(ru)玻璃纖(xian)維(wei)增強塑(su)料(liao)(liao)、填硅材(cai)料(liao)(liao)、硬質碳纖(xian)維(wei)/環氧(yang)樹脂(zhi)復合(he)材(cai)料、陶瓷(ci)、木(mu)材(cai)時(shi)，刀具磨損嚴重(zhong)，難以(yi)加工，PCD刀具硬(ying)度高、耐磨性好，加(jia)工效率高，常用PCD材(cai)質(zhi)有CDW010、CDW025和CDW302。

5、PCD刀具(ju)的材(cai)質牌號性能(neng)

除常規PCD刀具的(de)結構形(xing)式外，可定制PCD斷(duan)屑槽(cao)刀片、PCD銑刀片(pian)及非標PCD刀(dao)具等。

PCD材(cai)質牌號應用工(gong)況以及加工(gong)特(te)性

PCD刀(dao)具材料及(ji)切削參數

6、PCD刀具的(de)選擇

PCD刀(dao)具(ju)選用的主要(yao)考慮(lv)因素：表面精度(du)、外形精度(du)、尺寸(cun)精度(du)、刀(dao)具(ju)變形、工作周期(qi)縮(suo)短、停工時間(jian)縮(suo)短、刀(dao)具(ju)壽命增加、硬材料(liao)、刀(dao)具(ju)成本、減少投資、其它。

PCD刀具的切削參數

（1）切削速度Vc

PCD刀(dao)具可(ke)在(zai)極高的主軸轉速下進(jin)行切(qie)削加工，例如車(che)削硅鋁合金時速度可(ke)達1000m/min，高速銑削(xue)3000m/min；

（2）進給(gei)量(liang)Fr

PCD刀具根據不同加工情況應選擇合適的進給量(liang)，進給量(liang)過大會影響表面粗糙度、過小會使切削溫度上(shang)升；

（3）切削深度ap

PCD刀具根據加工工藝不(bu)同應(ying)選(xuan)擇(ze)合適的切削(xue)深(shen)(shen)度，切削(xue)深(shen)(shen)度過大(da)會影響刀具壽命。

PCD刀(dao)具的應用領域(yu)

（1）3C行業(ye)：隨(sui)著消費者對輕、薄、短(duan)、小(xiao)以及(ji)時(shi)尚新潮的(de)要求(qiu)越來越多，基于高(gao)科技(ji)(ji)的(de)數(shu)字化(hua)、智(zhi)能化(hua)、網絡化(hua)的(de)新技(ji)(ji)術——“3C”產(chan)品（計算機Computer，通信Communication，消費類電(dian)子產品(pin)ConsumerElectronics）層出不窮，產品數量(liang)、種類極(ji)為豐富。在“3C”產品的外殼應用上，鎂鋁(lv)合金已逐漸(jian)取(qu)代ABS、PC等(deng)材料，目前隨著5G通訊(xun)技(ji)術的發展(zhan)，新型材料陶瓷(ci)（氧化鋯）越來(lai)越多(duo)的應用到手機背殼等領域(yu)。

（2）汽(qi)車行(xing)業(ye)：鋁(lv)合金已成(cheng)為(wei)交(jiao)通工(gong)業(ye)需求的致力于減輕重(zhong)量的理想材料，巿場上有很多種鋁(lv)合金，汽(qi)車活塞、輪(lun)轂、發(fa)動機裙部(bu)、銷孔和汽(qi)缸(gang)體等部(bu)件的Si含量超(chao)過10%，同時又采用(yong)流水作業的方式(shi)，因此對(dui)刀具的硬度和(he)使(shi)用(yong)壽命有(you)很高(gao)要(yao)求，而且(qie)金屬(shu)基復合材料(MMC)和碳纖維復合材(cai)料(liao)也已應用到(dao)汽車領(ling)域，采(cai)用PCD刀具能(neng)夠保證(zheng)加工(gong)速率(lv)和加工(gong)質量(liang)。

（3）航(hang)空(kong)航(hang)天行業：用于(yu)航(hang)空(kong)航(hang)天最普遍的(de)復(fu)合(he)材料是CFRP(碳纖維(wei)W強塑料)，碳纖維復(fu)合材料(liao)目前(qian)已經占到了(le)機身材料(liao)的約50%，PCD刀具對(dui)它特別有(you)效。典型的CFRP零件(jian)(jian)是飛行(xing)器的(de)翼(yi)梁，還有由這(zhe)種零件(jian)(jian)材料制成的(de)軸(zhou)承、泵零件(jian)(jian)和(he)套筒。