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金剛石刀具種類簡單介紹

2019-11-19 15:04

現如今,金剛石刀具應用十分廣泛,金剛石刀具具有極高的硬度和耐磨性、低摩擦系數、高彈性模量、高熱導、低熱膨脹系數,以及與非鐵金屬親和力小等優點。可以用于非金屬硬脆材料如石墨、高耐磨材料、復合材料、高硅鋁合金及其它韌性有色金屬材料的精密加工。金剛石刀具類型繁多,性能差異顯著,不同類型金剛石刀具的結構、制備方法和應用領域有較大區別。或許很多人都想要了解更多關于金剛石刀具的知識,下面賢集網小編來詳細為大家介紹金剛石刀具的種類、性能特點、應用、制造方法、刀尖幾何形狀對超精密切削加工質量的影響、耐用度提高的竅門。一起來看看吧!

金剛石刀具的種類

1、天然金剛石刀具:

天然金剛石作為切削刀具已有上百年的歷史了,天然單晶金剛石刀具經過精細研磨,刃口能磨得極其鋒利,刃口半徑可達0.002μm,能實現超薄切削,可以加工出極高的工件精度和極低的表面粗糙度,是公認的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

 

2、PCD金剛石刀具:

天然金剛石價格昂貴,金剛石廣泛應用于切削加工的還是聚晶金剛石(PCD),自20世紀70年代初,采用高溫高壓合成技術制備的聚晶金剛石,簡稱PCD刀片研制成功以后,在很多場合下天然金剛石刀具已經被人造聚晶金剛石所代替。PCD原料來源豐富,其價格只有天然金剛石的幾十分之一至十幾分之一。PCD刀具無法磨出極其鋒利的刃口,加工的工件表面質量也不如天然金剛石,現在工業中還制造出了帶有斷屑槽的PCD刀片。因此,PCD能用于有色金屬和非金屬的精切,很難達到超精密鏡面切削。

 

3、CVD金剛石刀具:

自從20世紀70年代末至80年代初,CVD金剛石技術出現了。CVD金剛石是指用化學氣相沉積法(CVD)在異質基體(如硬質合金、陶瓷等)上合成的金剛石膜,CVD金剛石具有與天然金剛石完全相同的結構和特性。CVD金剛石的性能與天然金剛石相比十分接近,兼有天然單晶金剛石和聚晶金剛石(PCD)的優點,在一定程度上又克服了它們的不足。

 

金剛石刀具的性能特點

1、極高的硬度和耐磨性:

天然金剛石是自然界已經發現的最硬的物質。金剛石具有極高的耐磨性,加工高硬度材料時,金剛石刀具的壽命為硬質合金刀具的lO~100倍,甚至高達幾百倍。

2、具有很低的摩擦系數:

金剛石與一些有色金屬之間的摩擦系數比其他刀具都低,摩擦系數低,加工時變形小,可減小切削力。

3、切削刃非常鋒利:

金剛石刀具的切削刃可以磨得非常鋒利,天然單晶金剛石刀具可高達0.002~0.008μm,能進行超薄切削和超精密加工。

4、具有很高的導熱性能:

金剛石的導熱系數及熱擴散率高,切削熱容易散出,刀具切削部分溫度低。

5、具有較低的熱膨脹系數:

金剛石的熱膨脹系數比硬質合金小幾倍,由切削熱引起的刀具尺寸的變化很小,這對尺寸精度要求很高的精密和超精密加工來說尤為重要。

 

金剛石刀具的應用

1、加工難加工的有色金屬

在加工銅、鋅、鋁等有色金屬及其合金時,這些材料粘附刀具,不宜加工。利用金剛石的摩擦系數低、與有色金屬親和力小而制成的金剛石刀具可防止金屬與刀具粘結在一起。由于金剛石的彈性模量大,在切削時刃部變形小,對所切削的有色金屬擠壓變形小,使切削過程在小變形下完成,可以提高切削的表面質量。

2、加工難加工的非金屬材料

加工含有大量高硬度質點的難加工非金屬材料,如玻璃纖維增強塑料、填硅材料、硬質碳纖維/環氧樹脂復合材料時,材料的硬質點使刀具的磨損嚴重,用硬質合金刀具難以加工,而金剛石刀具的硬度高、耐磨性好,因此加工效率高。

3、超精密加工

隨著現代集成技術的問世,機加工向高精度方向發展,對刀具性能提出了相當高的要求。由于金剛石摩擦系數小、熱膨脹系數低、導熱率高,能切下極薄的切屑,切屑容易流出,與其它物質的親和力小,不易產生積屑瘤,發熱量小,導熱率高,可以避免熱量對刀刃和工件的影響,因此刀刃不易鈍化,切削變形小,可以獲得較高質量的表面。

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