金刚石刀具的种类很多
来源:www.leco.net.cn 发布时间:2016-09-02
金刚石刀具的种类较多,可分为:单晶金刚石刀具、聚晶金刚石(PCD)、聚晶金刚石复合片(PCD)、CVD金刚石刀具和电镀金刚石刀具
单晶金刚石刀具-单晶金刚石有天然的(ND)和人工合成的2种(单晶金刚石用作切削刀具必须是大颗粒的,一般其质量要大于0.1g其最小直径和长度均不得小于3mm,单晶金刚石刀具主要用于对表面粗糙度、几何形状精度和尺寸精度有较高要求的精密加工领域。
人工合成单晶金刚石的尺寸、形状和性能都具有良好的一致性,目前由于高温、高压技术日趋成熟,能够制备一定尺寸的人工合成单晶金刚石,南非DCBoors公司和美国生产的合成单晶金刚石颗粒尺寸可达9——10mm,使人工合成单晶金刚石的应用在工业生产中得到了迅速的发展。尤其在加工高耐磨的层状木板时,其切削性能要优于PCD金刚石,不会引起刃口的过早钝化。
聚晶金刚石及其复合刀片(PCD/CC) PCD是在高温、高压下,利用钴等金属结合剂将许多金刚石单晶粉聚晶成多晶体材料。其硬度虽然稍低于单晶金刚石,但它是随机取向的金刚石晶粒的聚合,属各向同性,用作切削刀具时可以任意取向刃磨,而无需像刃磨天然金刚石那样必须选用最佳的解理面作为前刀面。而且PCD原料来源丰富,其价格只有ND的几十分之一至十几分之一。在切削时,切削刃对意外损坏不很敏感,抗磨损能力也较强,可长时间保持锋利的切削刃,加工时可采用很高的切削速度和较大的切深,例如在车削或镗削铝合金、黄铜、青铜及其合金时,切削速度为300——1000m/min,进给量为0.05——0.5mm/r切深可达10mm,使用寿命一般高于WC基硬质合金刀具10——500倍,已成为传统WC基硬质合金刀具的高性能替代品。
天然单晶金刚石是金刚石中最耐磨的材料(它本身质地细密,经过精细研磨,切削刃的刃口圆弧半径可小到0.010——0.002um。但天然单晶金刚石较脆,其结晶各向异性,不同晶面或同一晶面不同方向的晶体硬度均有差异,在进行刃磨和使用时必须选择合适的方向,使用条件较为苛刻,且资源有限,价格十分昂贵(天然单晶金刚石刀具主要用于某些有色金属的超精密切削加工或用于黄金首饰的生产加工中。
因金刚石与铁之间有化学反应,故一般不推荐PCD刀具加工黑色金属材料,PCD.刀具可用来加工含铁的双金属复合材料。例如,美国一家汽车配件厂用PCD复合刀片制作的直径为305mm机夹盘铣刀加工铝和铸铁的双金属气缸体时,切削速度为305m/min,每齿进给量为0.1mm,切深为5mm,加工5000个气缸体后,刀片才需转位1次。 需要指出,PCD刀具的刃口锋利性和加工表面质量均不如ND,同时其可加工性差,磨削比小,刀头刃形难以任意成形,至今还不能方便地制造带断屑槽可转位刀片和立铣刀等几何形状复杂的产品。
化学气相沉积(CVD)金刚石刀具 CVD金刚石是一种高抗磨性的纯金刚石材料,不含结合剂,它是在低于1000C的温度和低压(<0.1MPa)条件下制备的。CVD金刚石有2种形式CVD薄膜(CD)和CVD厚膜(TFD)CD是用CVD工艺,在硬质合金基(常用K类合金)上沉积一层厚度小于50um(通常为10——30um),由多晶组成的膜状金刚石而成"因基体易于制成复杂形状,故适用于几何形状复杂的刀具,如丝锥、钻头、立铣刀和带断屑槽可转位刀片等。国际工具市场上已有CD刀具的产品(如瑞典Sandvik公司的CD1810和美国Kcnnamctal公司的KCD25等牌号),用于有色金属及非金属材料的高速精密加工!刀具寿命比未涂层的硬质合金刀具提高近十倍! 有些甚至数十倍,但CD刀具不适于加工带有硬质颗粒的金属基复合材料,因为硬质颗粒会在很短时间内将刀具表面涂层磨穿。所以尽管CD刀具的价格比同类PCD刀具要低,且由于金刚石薄膜与基体材料间的黏着力较小,限制了它的广泛应用!到目前为止,CD刀具的市场份额不是很大。
3种人造金刚石各有特点,在一定程度上能相互补充,须根据不同具体情况,以及它们的性能价格比加以选用。通常PCD刀具适合于粗加工和要求刀具有较高断裂韧性的场合,CVD厚膜和单晶金刚石刀具多用于高速精加工和半精加工等场合。 电镀金刚石刀具 电镀金刚石刀具是用电镀金属镍、铜和钴等作结合剂,把大量金刚石的细小颗粒包镶在一定尺寸和几何形状的刀具基体表面上,再经过适当修磨而制成。此法制造工艺简单,只需要电镀设备即可。使用表明,用其可成功地加工尺寸精度和几何形状精度都小于2um表面粗糙度达R0.4——0.2um的孔,且加工出的孔尺寸分散度小。该刀具还具有使用寿命长(平均每把刀具可加工1——2万个工件)、加工效率高的特点。例如!,用于液压随动系统和燃油系统精密偶件的阀孔、机械和精密仪表中各种精密孔,目前生产上的最终工序大多用这种铰刀加工。
金刚石刀具不但可用于一般的车、镗、铣削,还成功地用于精密孔的加工前保证光刻胶线宽与设计一致,并且在需要电铸的部位光刻胶显影干净,在电铸时调整电铸条件和参数得到最佳的电铸效果?只有满足以上工艺要求制备的微弹簧才能获得较好的力学性能。

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