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金刚石刀具种类简单介绍

2019-11-19 15:04

现如今,金刚石刀具应用十分广泛,金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数,以及与非铁金属亲和力小等优点。可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。金刚石刀具类型繁多,性能差异显著,不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。或许很多人都想要了解更多关于金刚石刀具的知识,下面贤集网小编来详细为大家介绍金刚石刀具的种类、性能特点、应用、制造方法、刀尖几何形状对超精密切削加工质量的影响、耐用度提高的窍门。一起来看看吧!

金刚石刀具的种类

1、天然金刚石刀具:

 天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了,天然单晶金刚石刀具经过精细研磨,刃口能磨得极其锋利,刃口半径可达0.002μm,能实现超薄切削,可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度,是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

 

2、PCD金刚石刀具:

 天然金刚石价格昂贵,金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD),自20世纪70年代初,采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石,简称PCD刀片研制成功以后,在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。PCD原料来源丰富,其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口,加工的工件表面质量也不如天然金刚石,现在工业中还制造出了带有断屑槽的PCD刀片。因此,PCD能用于有色金属和非金属的精切,很难达到超精密镜面切削。

 

3、CVD金刚石刀具:

 自从20世纪70年代末至80年代初,CVD金刚石技术出现了。CVD金刚石是指用化学气相沉积法(CVD)在异质基体(如硬质合金、陶瓷等)上合成的金刚石膜,CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。CVD金刚石的性能与天然金刚石相比十分接近,兼有天然单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点,在一定程度上又克服了它们的不足。

 

金刚石刀具的性能特点

1、极高的硬度和耐磨性:

 天然金刚石是自然界已经发现的最硬的物质。金刚石具有极高的耐磨性,加工高硬度材料时,金刚石刀具的寿命为硬质合金刀具的lO~100倍,甚至高达几百倍。

2、具有很低的摩擦系数:

金刚石与一些有色金属之间的摩擦系数比其他刀具都低,摩擦系数低,加工时变形小,可减小切削力。

3、切削刃非常锋利:

 金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利,天然单晶金刚石刀具可高达0.002~0.008μm,能进行超薄切削和超精密加工。

4、具有很高的导热性能:

金刚石的导热系数及热扩散率高,切削热容易散出,刀具切削部分温度低。

5、具有较低的热膨胀系数:

 金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍,由切削热引起的刀具尺寸的变化很小,这对尺寸精度要求很高的精密和超精密加工来说尤为重要。

 

金刚石刀具的应用

1、加工难加工的有色金属

 在加工铜、锌、铝等有色金属及其合金时,这些材料粘附刀具,不宜加工。利用金刚石的摩擦系数低、与有色金属亲和力小而制成的金刚石刀具可防止金属与刀具粘结在一起。由于金刚石的弹性模量大,在切削时刃部变形小,对所切削的有色金属挤压变形小,使切削过程在小变形下完成,可以提高切削的表面质量。

2、加工难加工的非金属材料

 加工含有大量高硬度质点的难加工非金属材料,如玻璃纤维增强塑料、填硅材料、硬质碳纤维/环氧树脂复合材料时,材料的硬质点使刀具的磨损严重,用硬质合金刀具难以加工,而金刚石刀具的硬度高、耐磨性好,因此加工效率高。

3、超精密加工

 随着现代集成技术的问世,机加工向高精度方向发展,对刀具性能提出了相当高的要求。由于金刚石摩擦系数小、热膨胀系数低、导热率高,能切下极薄的切屑,切屑容易流出,与其它物质的亲和力小,不易产生积屑瘤,发热量小,导热率高,可以避免热量对刀刃和工件的影响,因此刀刃不易钝化,切削变形小,可以获得较高质量的表面。

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