人工合成金刚石替代天然金刚石制作刀具-

目前，单晶金刚石、PCD（或PCD/CC）、以及CVD金刚石均成功用作车刀、镗刀、钻头、铰刀、铣刀、成形刀和切齿刀具等切削部分的制作材料。

金刚石材料的品种必须根据所加工材料的性质和加工要求来选择，除满足技术要求外，还应满足经济和环保性能的要求。

PCD和PCD/CC材料

PCD和PCD/CC是生产中最常用的金刚石材料，它不仅适用通常机械加工领域，还广泛地应用在汽车、摩托车、高速列车、石油、化工、建筑、木材加工以及航空航天等工业部门。在汽车和摩托车领域中，PCD和PCD/CC适用于加工发动机铝合金活塞的裙部、销孔、汽缸体、变速箱、化油器等耐磨零部件。而这些零部件大多是含矽量较高（Si>12%）的铝基复合材料，其内高硬度的硬质颗粒（如SiC的硬度高达3000~3500HV）分布在铝合金基体中，犹如砂轮中的磨粒一样会对刀具的切削刃起刮磨和冲击作用，而使切削刃很快磨损。硬质颗粒的硬度越高、颗粒的尺寸越大、颗粒的数量越多，则刀具磨损越快。因此，用传统的硬质合金刀具很难进行加工，刀具寿命很低或根本无法使用。金刚石是世界上已知的最硬物质，实际使用证明，它是加工铝基复合材料的最佳刀具材料。

用PCD金刚石加工铝基复合材料，其切削速度可达800~1000m/min，刀具寿命可比硬质合金高几倍甚至几十倍，加工表面粗糙度值可达Ra0.025~0.012μm。图2所示为用PCD刀具钻加工20%SiCυ的铝基复合材料螺旋泵壳的应用实例。

用PCD（或PCD/CC）刀具加工碳纤维和玻璃纤维增强塑料（FRP）时，切屑成粉状，切削温度低，且切削长度为K类硬质合金刀具的10倍，而磨损却不到硬质合金刀具的1/3。

PCD（或PCD/CC）刀具也适用于加工预烧後的硬质合金和耐磨的非金属材料，如陶瓷、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨木材等。

PCD刀具的性能主要取决于它的应用场合和所涉及的加工过程，但选择适当的牌号和颗粒尺寸也会对其产生影郑州军海医院治癫痫专业吗响。不同品种的PCD刀片，由于其组成成份不同，切削性能有很大的差异，选用时须加以注意。

目前PCD刀片不像硬质合金那样在国际上有统一的分类，各生产厂都有各自的品种与牌号，使用时须参照厂家样品来选择。

DeBeers公司生产的PCD刀片有002、010和025几种，晶粒的平均尺寸分别为2μm（细晶粒）、10μm（中晶粒）和25μm（粗晶粒）。晶粒尺寸越大则磨性越好，刀具寿命越高，但切削刃较粗糙，刃口质量差，难以制成高精度刀具；中晶粒一般作为机械加工的通用牌号；细晶粒刀具的切削刃的刃口钝圆半径小，易加工出良好的表面质量。因而目前聚晶的晶粒不断细化，并已有1μm甚至有0.5μm以下的细晶，需根据粗、精加工等不同工序要求，选用不同大小的晶粒。

单晶金刚石刀具材料

单晶金刚石与PCD（或PCD/CC）以及PCD（或PCD/CC）与CVD金刚石之间能很好地相互补充，也存在着一些相互交叉的应用领域。

单军海医院晶金刚石切出的工件表面呈连续状，而用重庆癫痫病医院PCD切出的工件表面呈现出微米量级的不连续状态，因此PCD只适用于普通的机械加工领域，对于一些有特殊要求的抛光工艺，如制备Al2O3镜面时，只有使用天然单晶金刚石才能达到所要求的表面粗糙度和尺寸公差。

天然金刚石中较少见大尺寸金刚石，但人工合成大尺寸金刚石目前已经成为可能。用其加工高耐磨的层状木板时，其性能要优于PCD金刚石，不会引起刃口过早钝化。在加工铝基复合材料时，既可采用PCD也可使用TFD(CVD厚膜)。图3所示为用PCD与TFD两种金刚石西安中际癫痫病医院电话加工40%SiCυA356MMC材料时的刀具磨损曲綫。图3试验时采用的切削条件为：切削速度400m/min，进给量为0.05mm/r，背吃刀量（切削深度)0.5mm，加切削液。由实验可知，加工40%SiCυ铝基复合材料，使用厚膜金刚石TFD的效果最好，PCD025次之，PCD002刀具的使用寿命最低。

由于各类金刚石在适应面上的互补性，金刚石刀具可加工范围有所扩展，人工合成金刚石替代天然金刚石，CVD金刚石替代PCD金刚石的趋势也日渐明显。切削加工也由此而进入了一个可实现高效、经济加工的新时期，其替代程度决定于技术和经济两方面因素，尤其是刀片的成型、刃磨和焊的难易程度将直接影响金刚石刀具的价格和性能。

通常PCD刀具适合于粗加工和要求刀具有较高断裂韧性的生产中，CVD厚膜和单晶金刚石刀具多用於高速精加工和半精加工。

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