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數(shù)控刀具:選用優(yōu)質(zhì)的進口PCD復(fù)合片制作 而成。主要加工有色金屬或非金屬。硬度高,耐磨性強。PCD刀具是硬質(zhì)合金刀具的50-300倍。是現(xiàn)在國際、國內(nèi)市場加工鋁合金,銅件,硬質(zhì)合金、合成纖維、橡膠等的首選刀具。
1.1 PCD刀具的發(fā)展
金剛石作為一種超硬刀具材料應(yīng)用于切削加工已有數(shù)百年歷史。在刀具發(fā)展歷程中,從十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)中期,刀具材料以高速鋼為主要代表;1927年德國首先研制出硬質(zhì)合金刀具材料并獲得廣泛應(yīng)用;二十世紀(jì)五十年代,瑞典和美國分別合成出人造金剛石,切削刀具從此步入以超硬材料為代表的時期。二十世紀(jì)七十年代,人們利用高壓合成技術(shù)合成了聚晶金剛石(PCD),解決了天然金剛石數(shù)量稀少、價格昂貴的問題,使金剛石刀具的應(yīng)用范圍擴展到航空、航天、汽車、電子、石材等多個領(lǐng)域。
1.2 PCD刀具的性能特點
金剛石刀具具有硬度高、抗壓強度高、導(dǎo)熱性及耐磨性好等特性,可在高速切削中獲得很高的加工精度和加工效率。金剛石刀具的上述特性是由金剛石晶體狀態(tài)決定的。在金剛石晶體中,碳原子的四個價電子按四面體結(jié)構(gòu)成鍵,每個碳原子與四個相鄰原子形成共價鍵,進而組成金剛石結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)的結(jié)合力和方向性很強,從而使金剛石具有極高硬度。由于聚晶金剛石(PCD)的結(jié)構(gòu)是取向不一的細(xì)晶粒金剛石燒結(jié)體,雖然加入了結(jié)合劑,其硬度及耐磨性仍低于單晶金剛石。但由于PCD燒結(jié)體表現(xiàn)為各向同性,因此不易沿單一解理面裂開。
PCD刀具材料的主要性能指標(biāo):
①PCD的硬度可達8000HV,為硬質(zhì)合金的80~120倍;
②PCD的導(dǎo)熱系數(shù)為700W/mK,為硬質(zhì)合金的1.5~9倍MyCIMT,甚至高于PCBN和銅,因此PCD刀具熱量傳遞迅速;
③PCD的摩擦系數(shù)一般僅為0.1~0.3(硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)為0.4~1),因此PCD刀具可顯著減小切削力;
④PCD的熱膨脹系數(shù)僅為0.9×10 -6~1.18×10 -6,僅相當(dāng)于硬質(zhì)合金的1/5,因此PCD刀具熱變形小,加工精度高;
⑤PCD刀具與有色金屬和非金屬材料間的親和力很小,在加工過程中切屑不易粘結(jié)在刀尖上形成積屑瘤。
1.3 PCD刀具的應(yīng)用
工業(yè)發(fā)達國家對PCD刀具的研究開展較早,其應(yīng)用已比較成熟。自1953年在瑞典首次合***造金剛石以來,對PCD刀具切削性能的研究獲得了大量成果,PCD刀具的應(yīng)用范圍及使用量迅速擴大。目前,國際上著名的人造金剛石復(fù)合片生產(chǎn)商主要有英國De Beers公司、美國GE公司、日本住友電工株式會社等。據(jù)報道,1995年一季度僅日本的PCD刀具產(chǎn)量即達10.7萬把。PCD刀具的應(yīng)用范圍已由初期的車削加工向鉆削、銑削加工擴展。由日本一家組織進行的關(guān)于超硬刀具的調(diào)查表明:人們選用PCD刀具的主要考慮因素是基于PCD刀具加工后的表面精度、尺寸精度及刀具壽命等優(yōu)勢。金剛石復(fù)合片合成技術(shù)也得到了較大發(fā)展,DeBeers公司已推出了直徑74mm、層厚0.3mm的聚晶金剛石復(fù)合片。
國內(nèi)PCD刀具市場隨著刀具技術(shù)水平的發(fā)展也不斷擴大。目前中國第一汽車集團已有一百多個PCD車刀使用點,許多人造板企業(yè)也采用PCD刀具進行木制品加工。PCD刀具的應(yīng)用也進一步推動了對其設(shè)計與制造技術(shù)的研究。國內(nèi)的清華大學(xué)、大連理工大學(xué)、華中理工大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等均在積極開展這方面的研究。國內(nèi)從事PCD刀具研發(fā)、生產(chǎn)的有上海舒伯哈特、鄭州新亞、南京藍幟、深圳潤祥、成都工具研究所等幾十家單位。目前,PCD刀具的加工范圍已從傳統(tǒng)的金屬切削加工擴展到石材加工MyCIMT、木材加工、金屬基復(fù)合材料、玻璃、工程陶瓷等材料的加工。通過對近年來PCD刀具應(yīng)用的分析可見,PCD刀具主要應(yīng)用于以下兩方面:
①難加工有色金屬材料的加工:用普通刀具加工難加工有色金屬材料時,往往產(chǎn)生刀具易磨損、加工效率