聚(ju)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(ji)70年代，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(tian)(tian)然金(jin)(jin)剛(gang)石數量稀少、價格昂(ang)貴(gui)的問題，使金(jin)(jin)剛(gang)石刀具的應用(yong)范圍擴展到航空、航天(tian)(tian)、汽車、電子、石材等多(duo)個領域。

聚晶金剛(gang)石（PCD）刀具主要用于加工有(you)色(se)金屬等(deng)(deng)非黑色(se)金屬，能夠刃(ren)磨出很鋒(feng)利的(de)刃(ren)口，得到較(jiao)好的(de)加工表面，而且還(huan)是加工非金屬新型(xing)材料的(de)首(shou)選材料，可(ke)以切(qie)削硬(ying)質(zhi)合(he)金及(ji)工業陶(tao)瓷等(deng)(deng)高硬(ying)度(du)產品。

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PCD刀具的性能優勢

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

2）PCD的導(dao)熱系數為700W/MK，為硬質合金(jin)的1.5～9倍，甚至(zhi)高(gao)于PCBN和銅(tong)。因此PCD刀(dao)具(ju)熱量傳(chuan)(chuan)遞迅速，良(liang)好的(de)傳(chuan)(chuan)熱性(xing)在很大(da)程度(du)上能夠(gou)延長刀(dao)具(ju)壽命。

3）PCD的摩(mo)擦系數一(yi)般僅為0.1至(zhi)0.3，而硬質合金的摩擦系數為(wei)0.4～1。因此PCD刀具可顯(xian)著(zhu)減小(xiao)切削力，從而(er)延長了刀具壽命。

4）PCD的(de)熱(re)膨(peng)脹系數小，因此PCD刀(dao)具(ju)熱(re)變(bian)形(xing)小，加(jia)工(gong)(gong)(gong)精度(du)高。刀(dao)具(ju)熱(re)變(bian)形(xing)越(yue)大，加(jia)工(gong)(gong)(gong)出的(de)工(gong)(gong)(gong)件表(biao)面質量就越(yue)差，要想加(jia)工(gong)(gong)(gong)出良好加(jia)工(gong)(gong)(gong)表(biao)面質量的(de)工(gong)(gong)(gong)件就必須(xu)嚴格(ge)控制刀(dao)具(ju)的(de)熱(re)變(bian)形(xing)。

5）PCD刀具與有(you)色金屬和(he)非金屬材料(liao)的親和(he)力(li)小(xiao)，在(zai)加工(gong)過程(cheng)中刀尖不(bu)易形成(cheng)積屑(xie)瘤。刀具與被加工(gong)材料(liao)的親和(he)力(li)小(xiao)，那么在(zai)加工(gong)過程(cheng)中被加工(gong)材料(liao)就不(bu)容易粘接在(zai)刀具表面，也就不(bu)容易形成(cheng)積屑(xie)瘤。

6）PCD刀具的彈性模量大，斷(duan)裂強度高(gao)（比氧化(hua)鋁高(gao)三倍），切削刃(ren)鈍圓半徑值可(ke)以磨得很(hen)小，不易斷(duan)裂，能長期保持切削刃(ren)的鋒利程度。

PCD刀(dao)具的結構形式

聚晶(jing)金剛石(PCD)刀具是(shi)通過把PCD復合(he)片(pian)焊(han)接(jie)到(dao)硬質合(he)金或(huo)者鋼的刀(dao)體上制成的刀(dao)具。由于PCD復(fu)合(he)片將單晶金(jin)剛石的(de)高(gao)硬(ying)(ying)度、耐(nai)磨性、低摩擦(ca)系數和(he)強度與碳化鎢硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)金(jin)的(de)高(gao)抗(kang)彎(wan)強度進行了結合(he)，復(fu)合(he)片的(de)碳化鎢硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)金(jin)層(ceng)為金(jin)剛石層(ceng)提供了機械支持，增加了它(ta)的(de)抗(kang)彎(wan)強度，同時硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)金(jin)層(ceng)易于焊接，使(shi)制(zhi)作成品刀具變得容(rong)易。

PCD刀具的(de)結構形式有：PCD刀片、PCD銑刀、PCD鉸(jiao)刀、PCD鉆頭、PCD切槽刀(dao)、非標PCD刀具(ju)。

PCD刀具的(de)加工(gong)材質

1）難(nan)加工有色(se)金屬及其合金材料

加(jia)工銅、鋅、鋁(lv)等有色(se)金(jin)(jin)屬及其合(he)金(jin)(jin)、燒結硬質合(he)金(jin)(jin)、鈦合(he)金(jin)(jin)、巴氏合(he)金(jin)(jin)時，材料(liao)易粘附(fu)刀具，加(jia)工困難，PCD刀具可(ke)有效(xiao)防止(zhi)金(jin)屬與刀具發生粘結，刀具使(shi)用壽命長。對于(yu)鈦合金(jin)、銅合金(jin)、碳化(hua)鎢硬質合金(jin)（Co<16%和Co>16%）、鋁合(he)金（4-8%Si和9-13%Si）、高硅鋁(lv)合金(jin)（＞13%Si），CDW010牌號(hao)PCD刀具均可適用，對(dui)于(yu)耐磨性要求更高的合金材料可選用粗粒(li)度及混合粒(li)度PCD材質刀具CDW025和CDW302。

2）難(nan)加工非金屬材料(liao)

加(jia)工如玻(bo)璃纖維(wei)增(zeng)強塑料、填硅材料、硬質(zhi)碳纖維(wei)/環氧(yang)樹脂復(fu)合材料(liao)、陶瓷(ci)、木材時，刀具磨(mo)損嚴重，難以加工，PCD刀(dao)具硬度(du)高(gao)、耐磨性好，加工效率(lv)高(gao)，常用PCD材質有(you)CDW010、CDW025和CDW302。

5、PCD刀具的材(cai)質牌號(hao)性能(neng)

除常規PCD刀具(ju)的結構形式外，可定制PCD斷屑(xie)槽刀片(pian)、PCD銑刀(dao)片及非標(biao)PCD刀具等。

PCD材質牌(pai)號應用工況以及加工特性

PCD刀(dao)具材料及切削參數

6、PCD刀具(ju)的選(xuan)擇(ze)

PCD刀具(ju)(ju)選用的主(zhu)要考慮因素(su)：表面精(jing)度(du)、外形精(jing)度(du)、尺寸精(jing)度(du)、刀具(ju)(ju)變形、工作(zuo)周期縮短(duan)、停工時間縮短(duan)、刀具(ju)(ju)壽命增加、硬(ying)材料(liao)、刀具(ju)(ju)成本、減少投資、其(qi)它。

PCD刀具的切削參數

（1）切削速度(du)Vc

PCD刀具可(ke)在極高(gao)的主軸轉(zhuan)速(su)下進行切削加工，例如車(che)削硅鋁合金時速(su)度可(ke)達1000m/min，高速銑削3000m/min；

（2）進給量Fr

PCD刀具(ju)根據不同加工情況應選擇合適的進(jin)(jin)給(gei)量，進(jin)(jin)給(gei)量過大會(hui)影響表面粗糙度(du)、過小會(hui)使切削溫度(du)上升；

（3）切削深度ap

PCD刀具(ju)根據加工工藝不同應選擇合適的切削深(shen)度，切削深(shen)度過(guo)大會(hui)影響刀具(ju)壽命。

PCD刀具的應(ying)用領域

（1）3C行業：隨著消(xiao)費者對輕、薄、短、小以(yi)及時尚新潮的要求越(yue)來(lai)越(yue)多，基于高科技(ji)的數(shu)字化(hua)、智(zhi)能化(hua)、網絡化(hua)的新技(ji)術——“3C”產品（計算機Computer，通信Communication，消費類電(dian)子產品ConsumerElectronics）層出不窮，產品(pin)數量、種類極為豐富。在“3C”產品的外殼應用(yong)上(shang)，鎂鋁合金已逐漸取(qu)代ABS、PC等(deng)材料，目(mu)前隨著5G通訊技術的(de)發展，新型材料(liao)陶瓷（氧化(hua)鋯）越來越多的(de)應用到手機背殼等領域。

（2）汽(qi)車(che)行業：鋁合(he)金已成為交(jiao)通工業需求的致力(li)于減輕重量的理想材料(liao)，巿場上有很多種鋁合(he)金，汽(qi)車(che)活(huo)塞、輪轂、發動機裙部(bu)、銷孔和汽(qi)缸(gang)體等(deng)部(bu)件的Si含量(liang)超(chao)過(guo)10%，同(tong)時又采(cai)用(yong)流水作業的方式，因此對刀具的硬(ying)度和使用(yong)壽命有很(hen)高要求(qiu)，而(er)且金屬基復合(he)材料(liao)(MMC)和碳纖維復合材料(liao)也已應用到汽(qi)車領域，采(cai)用PCD刀具能夠保證加工速率(lv)和加工質(zhi)量。

（3）航空航天行業：用于航空航天最(zui)普遍的復合材料是CFRP(碳纖維W強(qiang)塑(su)料)，碳纖(xian)維(wei)復(fu)合材料目前已(yi)經占到(dao)了機身材料的約50%，PCD刀具(ju)對(dui)它特別有效(xiao)。典(dian)型的(de)CFRP零件(jian)(jian)是飛行(xing)器的(de)翼梁，還有由(you)這種零件(jian)(jian)材料制成的(de)軸(zhou)承、泵零件(jian)(jian)和套筒(tong)。