聚晶(jing)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年代，人們利用高壓合成技術合成了(le)聚(ju)晶金剛石（PCD），解決了天然金剛(gang)石(shi)數量(liang)稀少、價格(ge)昂貴的(de)問(wen)題(ti)，使金剛(gang)石(shi)刀具(ju)的(de)應(ying)用(yong)范圍(wei)擴展到航空、航天、汽(qi)車(che)、電子、石(shi)材等多(duo)個(ge)領域。

聚晶金剛石（PCD）刀具主要用于加(jia)工(gong)有色(se)金(jin)屬等(deng)非黑(hei)色(se)金(jin)屬，能夠刃磨(mo)出很鋒利的(de)刃口，得到較好的(de)加(jia)工(gong)表面，而且還是加(jia)工(gong)非金(jin)屬新(xin)型材料的(de)首選材料，可以(yi)切(qie)削硬質合金(jin)及工(gong)業陶瓷(ci)等(deng)高硬度(du)產品(pin)。

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PCD刀具的性能優勢

1）PCD的硬度可達8000HV，為硬質合金的80~120倍(bei)，而且PCD的耐磨(mo)性更好。

2）PCD的(de)導熱系數為700W/MK，為硬質合金的1.5～9倍，甚至高于PCBN和銅。因此(ci)PCD刀具熱(re)量傳遞迅速，良好的(de)傳熱(re)性在很大程度(du)上能(neng)夠延長刀具壽命。

3）PCD的摩擦系數一般(ban)僅為0.1至0.3，而硬質合(he)金的摩擦系數為0.4～1。因此PCD刀(dao)具(ju)可(ke)顯著減小切削力，從而延長了刀(dao)具(ju)壽命。

4）PCD的熱膨(peng)脹系數(shu)小(xiao)，因(yin)此PCD刀具(ju)熱(re)變形小，加(jia)工(gong)精度高。刀具(ju)熱(re)變形越(yue)(yue)大，加(jia)工(gong)出的(de)工(gong)件表(biao)面(mian)質量(liang)就(jiu)越(yue)(yue)差，要想加(jia)工(gong)出良(liang)好(hao)加(jia)工(gong)表(biao)面(mian)質量(liang)的(de)工(gong)件就(jiu)必須嚴格控(kong)制刀具(ju)的(de)熱(re)變形。

5）PCD刀(dao)(dao)具與(yu)有色金屬(shu)和(he)非金屬(shu)材(cai)料的(de)親和(he)力小，在加(jia)工過程中刀(dao)(dao)尖不(bu)易形成積屑(xie)瘤。刀(dao)(dao)具與(yu)被(bei)加(jia)工材(cai)料的(de)親和(he)力小，那么在加(jia)工過程中被(bei)加(jia)工材(cai)料就不(bu)容易粘接在刀(dao)(dao)具表面，也(ye)就不(bu)容易形成積屑(xie)瘤。

6）PCD刀具(ju)的彈性(xing)模(mo)量大(da)，斷(duan)裂強(qiang)度高（比氧化鋁高三倍），切削刃鈍圓半徑(jing)值可(ke)以磨得很小，不易斷(duan)裂，能長期(qi)保持切削刃的鋒利程度。

PCD刀(dao)具的(de)結構形式

聚晶金剛(gang)石(PCD)刀具是通過把PCD復合片(pian)焊接到硬質合金或者鋼的刀體(ti)上制(zhi)成(cheng)的刀具。由于PCD復(fu)合(he)(he)片將單(dan)晶金(jin)剛石的高硬度(du)、耐磨性、低(di)摩擦系數(shu)和強度(du)與碳化鎢硬質合(he)(he)金(jin)的高抗彎強度(du)進行了結合(he)(he)，復(fu)合(he)(he)片的碳化鎢硬質合(he)(he)金(jin)層為金(jin)剛石層提供了機械支(zhi)持，增加了它的抗彎強度(du)，同時硬質合(he)(he)金(jin)層易于焊接，使制(zhi)作成品刀具變得容易。

PCD刀具的結(jie)構形式(shi)有：PCD刀片(pian)、PCD銑刀(dao)、PCD鉸刀、PCD鉆(zhan)頭、PCD切槽刀(dao)、非標PCD刀具。

PCD刀具的加(jia)工材質

1）難加(jia)工有色金屬及其合金材(cai)料(liao)

加工(gong)銅、鋅、鋁等(deng)有色(se)金(jin)(jin)屬(shu)及(ji)其合(he)金(jin)(jin)、燒結硬(ying)質(zhi)合(he)金(jin)(jin)、鈦合(he)金(jin)(jin)、巴氏合(he)金(jin)(jin)時(shi)，材料易粘附(fu)刀具，加工(gong)困難，PCD刀具(ju)可(ke)有效(xiao)防止金(jin)屬(shu)與刀具(ju)發(fa)生粘結，刀具(ju)使用(yong)壽命長。對于鈦(tai)合(he)金(jin)、銅(tong)合(he)金(jin)、碳化鎢硬質合(he)金(jin)（Co<16%和Co>16%）、鋁合(he)金（4-8%Si和9-13%Si）、高硅鋁合金（＞13%Si），CDW010牌號PCD刀具(ju)均(jun)可適用(yong)，對于耐(nai)磨性(xing)要求更高的合金材料(liao)可選用(yong)粗粒(li)(li)度及混合粒(li)(li)度PCD材質刀具CDW025和CDW302。

2）難加工非金屬材料

加工如(ru)玻璃纖維增強塑(su)料、填硅材(cai)料、硬(ying)質碳(tan)纖維/環氧樹脂復合材(cai)料、陶瓷、木材(cai)時，刀(dao)具磨損嚴重，難以(yi)加工，PCD刀具硬度高(gao)、耐磨性好，加工效率(lv)高(gao)，常(chang)用(yong)PCD材(cai)質有CDW010、CDW025和CDW302。

5、PCD刀具的材質牌號性(xing)能(neng)

除常(chang)規PCD刀(dao)具的結(jie)構形式外，可定制(zhi)PCD斷屑槽刀片(pian)、PCD銑刀片及非標PCD刀具等。

PCD材(cai)質(zhi)牌號應(ying)用工(gong)(gong)況以(yi)及加工(gong)(gong)特(te)性

PCD刀具材(cai)料及切削參數

6、PCD刀具的選擇

PCD刀(dao)具選用(yong)的主(zhu)要(yao)考慮因素(su)：表面精度、外形(xing)精度、尺寸(cun)精度、刀(dao)具變形(xing)、工作(zuo)周期縮短、停工時間縮短、刀(dao)具壽命(ming)增加、硬材料(liao)、刀(dao)具成本、減(jian)少投資(zi)、其它。

PCD刀具的切削參數

（1）切削(xue)速度Vc

PCD刀(dao)具可在極高(gao)的主軸(zhou)轉速下進行切削加工，例如車削硅鋁合金時速度可達1000m/min，高速銑(xian)削3000m/min；

（2）進給(gei)量Fr

PCD刀具根據(ju)不同加工情(qing)況應選擇(ze)合適(shi)的進給量(liang)，進給量(liang)過大會影(ying)響表面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)、過小(xiao)會使切削溫度(du)上(shang)升；

（3）切(qie)削深度ap

PCD刀具(ju)根(gen)據加工工藝不同應(ying)選擇合適的切削深度，切削深度過大(da)會影響刀具(ju)壽命。

PCD刀具的應用領(ling)域

（1）3C行業：隨著(zhu)消費者對輕、薄、短、小以及時尚新(xin)潮的要求(qiu)越(yue)來越(yue)多，基于(yu)高科(ke)技(ji)的數(shu)字(zi)化、智能化、網絡化的新(xin)技(ji)術——“3C”產品（計算機Computer，通(tong)信Communication，消費類電子產(chan)品ConsumerElectronics）層出不窮，產品數量、種類極為豐富。在“3C”產品(pin)的外殼應用上，鎂鋁合(he)金(jin)已(yi)逐漸取代ABS、PC等(deng)材料(liao)，目前(qian)隨(sui)著5G通(tong)訊技術的發展，新型(xing)材料陶瓷（氧化鋯）越(yue)來越(yue)多的應用(yong)到手機背(bei)殼等領域。

（2）汽車(che)行業(ye)：鋁(lv)合(he)金已成為交(jiao)通(tong)工業(ye)需求的致力于減輕重量的理想(xiang)材料，巿場上(shang)有很多種鋁(lv)合(he)金，汽車(che)活(huo)塞、輪轂(gu)、發動機裙部、銷孔和(he)汽缸體等部件的Si含量(liang)超過10%，同時(shi)又采用(yong)流水作業的方式，因此對刀(dao)具的硬度和(he)使用(yong)壽命(ming)有很高要求，而(er)且金屬基(ji)復合材料(liao)(MMC)和(he)碳纖維復(fu)合材料也已應用(yong)到(dao)汽車(che)領域，采(cai)用(yong)PCD刀具能夠(gou)保證加工速率和加工質量。

（3）航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天(tian)行業：用于航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天(tian)最普遍的復合材料是CFRP(碳纖維W強(qiang)塑料)，碳纖維復(fu)合材(cai)料目前已經占(zhan)到了(le)機身材(cai)料的約50%，PCD刀具對它特別有效。典型(xing)的(de)CFRP零(ling)件(jian)是飛(fei)行器(qi)的(de)翼(yi)梁，還有(you)由這種零(ling)件(jian)材料(liao)制成的(de)軸承、泵(beng)零(ling)件(jian)和套筒。