PCD聚（jù）晶金剛石刀具

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中文名稱：聚晶金剛石刀具     

外文名（míng）稱：Polycrystalline diamond

應用：切（qiē）削加工（gōng）

·性能（néng）特點

金剛石刀具具有硬度高、抗壓強度高、導熱性及耐磨性好（hǎo）等特性（xìng），可在（zài）高速切（qiē）削中獲得（dé）很高的加工精度和加工效率（lǜ）。金剛（gāng）石刀具的上述特性是由（yóu）金剛石（shí）晶體狀態（tài）決定的。在金剛石晶體中（zhōng），碳原子的四個價電（diàn）子按四麵體結構成鍵，每個碳原（yuán）子與四個相鄰原子形成共價鍵，進而組成金剛石結構，該結構的結合力和方向性很（hěn）強，從而使金（jīn）剛石具有極高硬度。由於聚晶金剛石(PCD)的結構是取向不一的細晶粒金（jīn）剛石燒結體，雖然（rán）加入（rù）了結合劑，其硬度及耐磨性仍低（dī）於單晶金剛石。但由於PCD燒（shāo）結體表現為各向同性，因此不易沿單一解理麵裂開。

·主要指（zhǐ）標

①PCD的硬度可達8000HV，為硬質合金的8~12倍;

②PCD的（de）導（dǎo）熱係數（shù）為700W/mK，為硬質（zhì）合金的1.5~9倍，甚至高於PCBN和銅，因此PCD刀具熱量傳遞迅速;

③PCD的摩擦係數一般僅（jǐn）為0.1~0.3(硬質合（hé）金的摩擦係數為0.4~1)，因此PCD刀具可顯著減小切削力;

④PCD的熱膨（péng）脹係數僅為0.9×10^-6~1.18×10^-6，僅相當（dāng）於硬質合金的1/5，因此PCD刀具熱變形（xíng）小，加工精度高（gāo）;

⑤PCD刀具與（yǔ）有色金（jīn）屬和非金屬（shǔ）材料間的（de）親和力很（hěn）小，在加工過程中切屑不易粘結在刀尖上形成積（jī）屑瘤。

·應用

   工業（yè）發達國家對PCD刀具的研究開展較早，其應用已比較成熟。自（zì）1953年在瑞典首次合成人造金剛石以來，對PCD刀具切（qiē）削性能的研究獲得了大量成果，PCD刀具的應用範圍及（jí）使用（yòng）量迅速擴大（dà）。PCD刀具的應用也進一步推動（dòng）了對其設計與製造技術的研究。目前國內（nèi）PCD刀具市場隨著刀具技術水平的發展也不斷擴大。國內的清華大學、大連理工大學（xué）、華中科技大學、吉林工業大學、哈爾濱工業大（dà）學等均在積極開（kāi）展這方麵的研究。

PCD刀具主要（yào）應用於以下兩方麵: ①難加工（gōng）有色金屬材料的加工:用（yòng）普通刀具加工難加工有色金屬材（cái）料時，往往產生刀具易磨損、加工效率低等缺陷，而PCD刀具則可表現（xiàn）出良好的加工性能。②難加（jiā）工非金屬材料的加工:PCD刀（dāo）具非常適合對石材、硬質碳、碳纖維增強塑料(CFRP)、人造板材等難加工非金屬材料的加工。

·製造過程

     PCD刀具的製造過程主要包括兩（liǎng）個階段:①PCD複合片（piàn）的製造:PCD複合片是（shì）由（yóu）天然或人工合成（chéng）的金剛石粉末與結合劑(其中含鈷、鎳等金屬)按一定比例在高溫(1000~2000℃)、高壓(5~10萬個（gè）大（dà）氣壓)下（xià）燒結而（ér）成。在燒結過程中，由於結合劑的加入，使金剛石晶體間形成（chéng）以TiC、SiC、Fe、Co、Ni等為主要成分的結合橋，金剛石晶體以共價鍵形（xíng）式（shì）鑲嵌於（yú）結合橋的（de）骨架中。通常將複合片製成固定直徑和厚度的圓盤，還需（xū）對燒結成的複合（hé）片進行研磨拋光及其它相應的物理、化學處理。②PCD刀片的加工:PCD刀（dāo）片的（de）加工主要包括複合片的切割、刀片的焊接、刀片刃磨等步驟。

·結（jié）構設計

PCD刀具的幾何參數取決（jué）於工（gōng）件狀況、刀具材料與結構等具體加工條件。由於PCD刀具常用於工件的精（jīng）加工，切削厚度較小(有時甚（shèn）至等於刀具的刃口半徑（jìng）)，屬於微量切削，因（yīn）此其後角及後刀麵對加工質量有明（míng）顯影響，較小的後角（jiǎo）、較高的（de）後刀（dāo）麵質量對（duì）於提高PCD刀具的加工質量可起到重要作用。

PCD複合片與刀杆的連接方式包括（kuò）機械夾固、焊接、可轉位等多種方式。

 PCD複（fù）合片與刀杆連接方式的特點與應用                                                                                             

連接方式-特點-應用範圍

機械（xiè）夾固-------由標準刀（dāo）體及可做成各種集合（hé）角度（dù）的可換刀片組成，具有快換和便於重磨的（de）優（yōu）點（diǎn）------中小型（xíng）機床      

整體（tǐ）焊接-------結構緊湊、製作方便，可製成小尺（chǐ）寸刀（dāo）具-專用刀具或難（nán）於機夾的刀具-------小型機床          

 機夾（jiá）焊接--------刀片（piàn）焊接於刀頭上，可使用（yòng）標準刀杆，便於刃磨及調整刀（dāo）頭位置---------自動機床、數（shù）控機床         

  可轉位--------結構（gòu）緊湊，夾（jiá）緊可靠，不需重磨和焊接，可節省（shěng）輔助時間，提高刀具壽命（mìng）-------普通通用機床（chuáng）

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