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数控编程培训-金刚石刀具材料

发表时间: 2022-03-16 09:59:17

作者: 济南数控模具科技研究所

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金刚石刀具材料

        金刚石是碳的同分异构体。它是自然界中最坚硬的物质。金刚石工具具有高硬度、高耐磨性和高导热性。它们广泛用于有色金属和非金属材料的加工。特别是在铝及硅铝合金的高速加工中,金刚石刀具是难以替代的主要刀具。金刚石刀具能够实现***率、高稳定性和长寿命的加工,是现代数控加工中不可缺少的重要工具。数控编程培训

(1) 钻石工具的种类

① 天然金刚石工具:数百年来,天然金刚石一直被用作切割工具。天然单晶金刚石刀具经过精磨后,刃口可以非常锋利,刃口半径可以达到0.002μm,可以实现超薄切削,加工精度高、表面粗糙度低的工件。是公认的、理想的、不可替代的超精密加工工具。

② PCD金刚石工具:天然金刚石价格昂贵。聚晶金刚石(PCD)仍然广泛用于切割。自20世纪70年代初,采用高温高压合成技术制备聚晶金刚石后,PCD刀片研制成功,天然金刚石工具已多次被合成聚晶金刚石所取代。PCD原料丰富,价格仅为天然钻石的十分之一至十分之一。PCD刀具不能磨削非常锋利的边缘,加工后的工件表面质量不如天然金刚石。目前,PCD刀具在工业上得到了广泛的应用,但加工带有断屑槽的PCD刀片并不方便。因此,PCD只能用于有色金属和非金属的精密切割,很难实现超精密镜面切割。

③ CVD金刚石刀具:从20世纪70年代末到80年代初,CVD金刚石技术出现在日本。CVD金刚石是指用化学气相沉积法(CVD)在非均匀基体(如硬质合金、陶瓷等)上合成金刚石薄膜。CVD金刚石具有与天然金刚石相同的结构和特性。CVD金刚石的性能与天然金刚石非常接近。它兼有天然单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点,并在一定程度上克服了它们的缺点。数控编程培训

⑵ 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。

⑶ 金刚石刀具的应用

金刚石刀具多用于在高速下对有色金属及非金属材料进行精细切削及镗孔。适合加工各种耐磨非金属,如玻璃钢粉末冶金毛坯,陶瓷材料等;各种耐磨有色金属,如各种硅铝合金;各种有色金属光整加工。

金刚石刀具的不足之处是热稳定性较差,切削温度超过700℃~800℃时,就会完全失去其硬度;此外,它不适于切削黑色金属,因为金刚石(碳)在高温下容易与铁原子作用,使碳原子转化为石墨结构,刀具极易损坏。

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