聚晶金剛石及其複合刀片( PCD/CC)
PCD 是在高(gāo)溫(wēn)、高壓(yā)下,利(lì)用鈷等金屬結(jié)合劑將許多金剛石(shí)單晶粉聚晶成(chéng)多晶體材(cái)料。其硬度雖然稍低於單晶金剛石,
但它是隨機取向的金剛石(shí)晶(jīng)粒的聚合, 屬各向(xiàng)同性, 用作切(qiē)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(de)解理麵作為前(qián)刀(dāo)麵。而且(qiě)PCD 原料來源豐富,其價格隻有ND 的幾十(shí)分之一至十幾分之一(yī)。在切削時,切削刃對意外損壞不很敏(mǐn)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(kě)采用很高的切削速度和較大的(de)切深(shēn), 例如在車削或鏜削(xuē)鋁合(hé)金、黃銅、青(qīng)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,使用壽命一般高於WC基硬質合金刀具10—— 500 倍,已(yǐ)成為傳(chuán)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, 在其表麵燒(shāo)結或壓製一層0.5— 1mm 厚的PCD 而組成金剛石複合刀(dāo)片(piàn)( PCD/CC) 。PCD/CC 可用釺焊或機夾方式製作刀具。由於其可焊性好,重磨容易,成本低,故應用廣泛"。
PCD 的(de)性能與金剛石(shí)晶(jīng)粒尺寸(cùn)大小(xiǎo)及結合劑的含(hán)量(liàng)有關。DC Boors 公司生產(chǎn)的PCD 複(fù)合刀片有關002、010 和025 幾種!晶粒的平均尺寸分別為2um、10um、25um。晶(jīng)粒尺寸越大,耐磨性越好,刀具(jù)壽(shòu)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(wéi)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(jìng)r 小(一般PCD 刀具的r 為(wéi)1—— 2um),易加工出良好的零件表麵紋理,加工(gōng)表麵質量好。因而目前聚晶的晶粒不斷細化(huà),並已(yǐ)有1um 以下的細晶,需根據粗、精加工等不同工序的要(yào)求,選用不同大小的晶粒。但我國學(xué)者研究證實! 聚晶體刀(dāo)具在微量切削時,具有“多點切削、單點成形”的特點,因此(cǐ)隻要采取一定的工藝措施(shī)!用粗晶粒( 70—— 30um)聚晶(jīng)刀具也同樣有可能切出超精密的加工表麵。
因金剛石與鐵之間有化學反(fǎn)應,故一般不推薦(jiàn)PCD 刀具加工黑色金屬材料, PCD.刀具可(kě)用來(lái)加工含鐵(tiě)的雙金屬複合材料。例(lì)如,美國一家汽車配件廠用PCD 複合刀片製(zhì)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(jìn)給(gěi)量為0.1mm,切深為5mm,加工5000 個氣缸體後,刀片才需轉位1 次。需要指出, PCD 刀具的刃口鋒利(lì)性和加工表麵質量均不如ND,同時其(qí)可加工性(xìng)差, 磨削比小, 刀頭刃形難以任意成形, 至今還不能(néng)方便地製造帶斷屑槽可轉位刀片和立銑刀等幾何形狀複雜的產品。