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聚晶金刚石及其复合刀片( PCD/CC)

聚晶金刚石及其复合刀片( PCD/CC

PCD 是在高温、高压下,利用钴等金属结合剂将许多金刚石单晶粉聚晶成多晶体材料。其硬度虽然稍低于单晶金刚石, 但它是随机取向的金刚石晶粒的聚合, 属各向同性, 用作切削刀具时可以任意取向刃磨, 而无需像刃磨天然金刚石那样必须选用最佳的解理面作为前刀面。而且PCD 原料来源丰富,其价格只有ND 的几十分之一至十几分之一。在切削时,切削刃对意外损坏不很敏感, 抗磨损能力也较强, 可长时间保持锋利的切削刃, 加工时可采用很高的切削速度和较大的切深, 例如在车削或镗削铝合金、黄铜、青铜及其合金时, 切削速度为300—— 1000m/min ,进给量为0.05—— 0.5mm/r 切深可达10mm,使用寿命一般高于WC基硬质合金刀具10—— 500 倍,已成为传统WC 基硬质合金刀具的高性能替代品。

为提高PCD 刀片的韧性和可焊性, 可用硬质合金为基底, 在其表面烧结或压制一层0.5 1mm 厚的PCD 而组成金刚石复合刀片( PCD/CC) PCD/CC 可用钎焊或机夹方式制作刀具。由于其可焊性好,重磨容易,成本低,故应用广泛"

PCD 的性能与金刚石晶粒尺寸大小及结合剂的含量有关。DC Boors 公司生产的PCD 复合刀片有关002010 025 几种!晶粒的平均尺寸分别为2um10um25um。晶粒尺寸越大,耐磨性越好,刀具寿命越高,但切削刃较粗糙,刃口质量差;中晶粒(如DC Boors 公司生产的010)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(一般PCD 刀具的1—— 2um),易加工出良好的零件表面纹理,加工表面质量好。因而目前聚晶的晶粒不断细化,并已有1um 以下的细晶,需根据粗、精加工等不同工序的要求,选用不同大小的晶粒。但我国学者研究证实聚晶体刀具在微量切削时,具有“多点切削、单点成形”的特点,因此只要采取一定的工艺措施!用粗晶粒( 70—— 30um)聚晶刀具也同样有可能切出超精密的加工表面。

因金刚石与铁之间有化学反应,故一般不推荐PCD 刀具加工黑色金属材料, PCD.刀具可用来加工含铁的双金属复合材料。例如,美国一家汽车配件厂用PCD 复合刀片制作的直径为305mm 机夹盘铣刀加工铝和铸铁的双金属气缸体时, 切削速度为305m/min ,每齿进给量为0.1mm,切深为5mm,加工5000 个气缸体后,刀片才需转位次。需要指出, PCD 刀具的刃口锋利性和加工表面质量均不如ND,同时其可加工性差, 磨削比小, 刀头刃形难以任意成形, 至今还不能方便地制造带断屑槽可转位刀片和立铣刀等几何形状复杂的产品

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