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聚晶金剛石及其復合刀片( PCD/CC)

聚晶金剛石及其復合刀片( PCD/CC

PCD 是在高溫、高壓下,利用鈷等金屬結合劑將許多金剛石單晶粉聚晶成多晶體材料。其硬度雖然稍低于單晶金剛石, 但它是隨機取向的金剛石晶粒的聚合, 屬各向同性, 用作切削刀具時可以任意取向刃磨, 而無需像刃磨天然金剛石那樣必須選用最佳的解理面作為前刀面。而且PCD 原料來源豐富,其價格只有ND 的幾十分之一至十幾分之一。在切削時,切削刃對意外損壞不很敏感, 抗磨損能力也較強, 可長時間保持鋒利的切削刃, 加工時可采用很高的切削速度和較大的切深, 例如在車削或鏜削鋁合金、黃銅、青銅及其合金時, 切削速度為300—— 1000m/min ,進給量為0.05—— 0.5mm/r 切深可達10mm,使用壽命一般高于WC基硬質合金刀具10—— 500 倍,已成為傳統WC 基硬質合金刀具的高性能替代品。

為提高PCD 刀片的韌性和可焊性, 可用硬質合金為基底, 在其表面燒結或壓制一層0.5 1mm 厚的PCD 而組成金剛石復合刀片( PCD/CC) PCD/CC 可用釬焊或機夾方式制作刀具。由于其可焊性好,重磨容易,成本低,故應用廣泛"

PCD 的性能與金剛石晶粒尺寸大小及結合劑的含量有關。DC Boors 公司生產的PCD 復合刀片有關002010 025 幾種!晶粒的平均尺寸分別為2um10um25um。晶粒尺寸越大,耐磨性越好,刀具壽命越高,但切削刃較粗糙,刃口質量差;中晶粒(如DC Boors 公司生產的010)一般作為機械加工的通用牌號細晶粒刀具的切削刃的刃口鈍圓半徑小(一般PCD 刀具的1—— 2um),易加工出良好的零件表面紋理,加工表面質量好。因而目前聚晶的晶粒不斷細化,并已有1um 以下的細晶,需根據粗、精加工等不同工序的要求,選用不同大小的晶粒。但我國學者研究證實聚晶體刀具在微量切削時,具有“多點切削、單點成形”的特點,因此只要采取一定的工藝措施!用粗晶粒( 70—— 30um)聚晶刀具也同樣有可能切出超精密的加工表面。

因金剛石與鐵之間有化學反應,故一般不推薦PCD 刀具加工黑色金屬材料, PCD.刀具可用來加工含鐵的雙金屬復合材料。例如,美國一家汽車配件廠用PCD 復合刀片制作的直徑為305mm 機夾盤銑刀加工鋁和鑄鐵的雙金屬氣缸體時, 切削速度為305m/min ,每齒進給量為0.1mm,切深為5mm,加工5000 個氣缸體后,刀片才需轉位次。需要指出, PCD 刀具的刃口鋒利性和加工表面質量均不如ND,同時其可加工性差, 磨削比小, 刀頭刃形難以任意成形, 至今還不能方便地制造帶斷屑槽可轉位刀片和立銑刀等幾何形狀復雜的產品

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