聚晶(jing)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，人們利用高壓合(he)成(cheng)技術(shu)合(he)成(cheng)了聚(ju)晶金剛石（PCD），解決了天(tian)然金(jin)剛石數量稀少、價格(ge)昂貴的問(wen)題，使金(jin)剛石刀具(ju)的應用范圍擴展到航空、航天(tian)、汽車、電子、石材等多個領域(yu)。

聚(ju)晶(jing)金剛石（PCD）刀(dao)具(ju)主要用于加(jia)工有色金屬等(deng)非黑(hei)色金屬，能夠刃(ren)磨出很鋒利的刃(ren)口，得到較(jiao)好的加(jia)工表面，而且還是加(jia)工非金屬新型材料的首選材料，可以切削硬質合(he)金及工業(ye)陶瓷等(deng)高硬度產品(pin)。

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PCD刀具的性能優勢

1）PCD的硬度(du)可(ke)達8000HV，為硬質合金的80~120倍，而且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，甚至高于PCBN和銅。因此PCD刀具(ju)熱(re)量傳遞迅(xun)速(su)，良好的傳熱(re)性在很大程度上能夠(gou)延長刀具(ju)壽命。

3）PCD的摩擦系數(shu)一(yi)般僅為(wei)0.1至0.3，而硬質合金的摩擦系數為0.4～1。因此(ci)PCD刀具(ju)可顯著減小切(qie)削力，從而延長了刀具(ju)壽命。

4）PCD的熱膨脹(zhang)系(xi)數(shu)小(xiao)，因此PCD刀(dao)具(ju)熱(re)變(bian)(bian)(bian)形小，加工(gong)精度高(gao)。刀(dao)具(ju)熱(re)變(bian)(bian)(bian)形越大，加工(gong)出(chu)的工(gong)件表(biao)面質量就(jiu)(jiu)越差，要想加工(gong)出(chu)良好加工(gong)表(biao)面質量的工(gong)件就(jiu)(jiu)必(bi)須嚴格控(kong)制(zhi)刀(dao)具(ju)的熱(re)變(bian)(bian)(bian)形。

5）PCD刀具(ju)與(yu)(yu)有色(se)金屬(shu)和非金屬(shu)材(cai)料的親和力小，在加(jia)工(gong)(gong)過程中(zhong)刀尖不易形成(cheng)積屑(xie)瘤(liu)(liu)。刀具(ju)與(yu)(yu)被(bei)加(jia)工(gong)(gong)材(cai)料的親和力小，那(nei)么在加(jia)工(gong)(gong)過程中(zhong)被(bei)加(jia)工(gong)(gong)材(cai)料就不容易粘接在刀具(ju)表面，也就不容易形成(cheng)積屑(xie)瘤(liu)(liu)。

6）PCD刀具的(de)(de)彈性模(mo)量大(da)，斷裂強度高（比氧化鋁高三倍），切削刃鈍圓半(ban)徑值可以磨得很小，不易斷裂，能長期保持(chi)切削刃的(de)(de)鋒利程度。

PCD刀(dao)具的結構(gou)形式

聚晶金剛石(PCD)刀具是(shi)通過把PCD復合片(pian)焊接到硬質合金或者(zhe)鋼的刀(dao)體上制成的刀(dao)具(ju)。由于PCD復(fu)(fu)合(he)(he)片(pian)將單晶(jing)金(jin)剛(gang)石(shi)的高(gao)硬(ying)度、耐磨性(xing)、低摩擦系數和強度與碳化鎢硬(ying)質合(he)(he)金(jin)的高(gao)抗彎(wan)強度進行了結合(he)(he)，復(fu)(fu)合(he)(he)片(pian)的碳化鎢硬(ying)質合(he)(he)金(jin)層為金(jin)剛(gang)石(shi)層提供(gong)了機械支持，增加了它的抗彎(wan)強度，同時硬(ying)質合(he)(he)金(jin)層易于(yu)焊(han)接，使制作成品刀具變得容易。

PCD刀具的結(jie)構形式(shi)有：PCD刀片、PCD銑刀(dao)、PCD鉸刀、PCD鉆頭、PCD切(qie)槽(cao)刀、非標PCD刀具。

PCD刀具的加工材(cai)質

1）難加(jia)工有(you)色金屬及其合金材料

加工銅、鋅、鋁等有色金(jin)屬及(ji)其(qi)合(he)(he)金(jin)、燒結硬質合(he)(he)金(jin)、鈦合(he)(he)金(jin)、巴氏合(he)(he)金(jin)時，材料(liao)易粘附刀具，加工困難，PCD刀具可有效防止金屬(shu)與刀具發生粘結(jie)，刀具使用壽命長(chang)。對于鈦(tai)合(he)金、銅合(he)金、碳化鎢硬質合(he)金（Co<16%和Co>16%）、鋁(lv)合金（4-8%Si和(he)9-13%Si）、高硅鋁合(he)金（＞13%Si），CDW010牌號(hao)PCD刀具均可適用，對于耐(nai)磨性要求更(geng)高的合金材料可選(xuan)用粗粒度(du)及混合粒度(du)PCD材質刀具CDW025和CDW302。

2）難加工非金屬(shu)材料

加工如玻璃纖維(wei)增強塑料(liao)、填硅(gui)材料(liao)、硬質碳纖維(wei)/環氧樹脂(zhi)復合材(cai)料、陶瓷(ci)、木(mu)材(cai)時，刀(dao)具(ju)磨損嚴重，難以加工，PCD刀具(ju)硬度高、耐磨性好，加工效率高，常用(yong)PCD材質有(you)CDW010、CDW025和CDW302。

5、PCD刀具的材(cai)質牌號性能

除(chu)常規PCD刀(dao)具的結(jie)構(gou)形式外(wai)，可定制(zhi)PCD斷(duan)屑槽刀片(pian)、PCD銑(xian)刀片及(ji)非標PCD刀具等(deng)。

PCD材質牌(pai)號應(ying)用(yong)工況以及加(jia)工特性

PCD刀具材料及切削參數

6、PCD刀具的選擇(ze)

PCD刀(dao)具選用(yong)的主要考(kao)慮(lv)因素：表面(mian)精度(du)、外形精度(du)、尺寸精度(du)、刀(dao)具變(bian)形、工(gong)作(zuo)周期縮(suo)短(duan)、停工(gong)時(shi)間縮(suo)短(duan)、刀(dao)具壽命增加(jia)、硬材料、刀(dao)具成(cheng)本、減少投資、其(qi)它(ta)。

PCD刀具的切削參數

（1）切削速度Vc

PCD刀具可在極高的主軸轉速下(xia)進行切(qie)削加工，例如(ru)車削硅鋁合金時速度可達1000m/min，高速銑(xian)削3000m/min；

（2）進(jin)給量Fr

PCD刀具(ju)根據不同加工情況(kuang)應選擇合適的進(jin)給量(liang)，進(jin)給量(liang)過大會影響表(biao)面粗糙(cao)度、過小會使切削溫度上升；

（3）切削(xue)深(shen)度ap

PCD刀具根據(ju)加工工藝不同應(ying)選擇(ze)合適的切削深(shen)度(du)，切削深(shen)度(du)過大(da)會(hui)影響刀具壽命(ming)。

PCD刀(dao)具的(de)應用領(ling)域

（1）3C行業(ye)：隨(sui)著消費者對輕、薄、短、小以(yi)及時尚(shang)新(xin)潮的要求越來(lai)越多，基于高科技(ji)的數(shu)字化、智能化、網絡化的新(xin)技(ji)術(shu)——“3C”產(chan)品（計算機Computer，通信Communication，消費類電子產品ConsumerElectronics）層出不(bu)窮，產品數量、種(zhong)類極(ji)為豐富。在“3C”產(chan)品的外(wai)殼應用上，鎂(mei)鋁合金已逐漸取(qu)代ABS、PC等材料(liao)，目前隨著5G通訊技術的發(fa)展，新(xin)型材料陶瓷(ci)（氧化鋯(gao)）越(yue)來越(yue)多的應用(yong)到手機(ji)背殼(ke)等(deng)領域。

（2）汽車(che)行(xing)業：鋁合(he)金已(yi)成為交通工業需求(qiu)的致力(li)于減(jian)輕重量的理想(xiang)材料，巿(fu)場上(shang)有很多種鋁合(he)金，汽車(che)活塞(sai)、輪(lun)轂、發(fa)動(dong)機(ji)裙(qun)部(bu)、銷孔(kong)和汽缸體等部(bu)件的Si含量超過10%，同時又(you)采用(yong)流水作業的(de)方式，因(yin)此(ci)對刀具的(de)硬度和(he)使用(yong)壽命有很高要求，而且金屬基復合(he)材料(MMC)和碳纖(xian)維復(fu)合材料也(ye)已應用到汽車(che)領域，采用PCD刀具(ju)能夠保(bao)證加工速(su)率和加工質量。

（3）航(hang)(hang)(hang)空航(hang)(hang)(hang)天行業：用(yong)于航(hang)(hang)(hang)空航(hang)(hang)(hang)天最普遍(bian)的復(fu)合材料是CFRP(碳纖(xian)維(wei)W強塑料)，碳纖維復合材料(liao)目前已經占到了機身材料(liao)的約50%，PCD刀具(ju)對它(ta)特別有效(xiao)。典(dian)型的CFRP零件是飛行器的翼梁，還有由這(zhe)種零件材料(liao)制(zhi)成的軸承、泵零件和套筒。