PCD聚晶金剛石刀具

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中文名稱：聚晶金剛石刀具     

外文名稱：Polycrystalline diamond

應用：切削（xuē）加工

·性能特點（diǎn）

金（jīn）剛（gāng）石刀（dāo）具具有（yǒu）硬度高、抗壓強度高（gāo）、導熱性及耐磨性好等特性，可（kě）在高速切削中獲得很高的加工（gōng）精度和加工（gōng）效率。金（jīn）剛石刀具的上（shàng）述（shù）特性是由金（jīn）剛石晶體狀態決定的（de）。在金剛石晶體中，碳原子（zǐ）的四個價電（diàn）子按四麵體結構（gòu）成鍵，每個碳原子與四個相鄰原子形成共價（jià）鍵，進而組成金剛石結構，該結構的結合力和方向性很強，從而使金剛石具有極高硬度。由於聚晶金剛石(PCD)的結構是取向不一的細晶粒金剛石燒結體（tǐ），雖然加入了（le）結合劑，其硬度及耐磨性（xìng）仍低於單晶金剛石。但由於PCD燒結體表現為各向同性，因此不易沿（yán）單一解理麵裂（liè）開。

·主要（yào）指標（biāo）

①PCD的硬度可達（dá）8000HV，為硬質合金的8~12倍;

②PCD的導熱係數為700W/mK，為硬質合金（jīn）的1.5~9倍，甚至高於PCBN和銅（tóng），因此PCD刀具熱量傳遞（dì）迅速;

③PCD的摩擦係數（shù）一般僅為0.1~0.3(硬質合金的摩擦係數為0.4~1)，因此PCD刀具（jù）可顯著減小切削力;

④PCD的熱膨脹係數僅為0.9×10^-6~1.18×10^-6，僅相當於（yú）硬質合金的1/5，因此PCD刀具熱變形小（xiǎo），加工精（jīng）度高;

⑤PCD刀具與有色金屬和非（fēi）金屬材料間的親和力很小，在（zài）加工過程中切屑不易粘結在刀尖上形成積屑瘤。

·應用

   工業（yè）發達國家對PCD刀具的研究開展（zhǎn）較早，其應用已比較成熟。自1953年在瑞典首次合（hé）成（chéng）人造金剛石以來，對PCD刀具切削性能（néng）的研究獲得了大量成果，PCD刀（dāo）具的應用範圍及使用量迅速擴大。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PCD刀具市場隨著刀具技術水平的（de）發展也不斷擴大。國內的清華大學、大連（lián）理工大學、華中科技大學、吉林工業大學（xué）、哈爾濱工業大學等均在積極開展這方麵的研究（jiū）。

PCD刀具主要應用於以下兩方麵（miàn）: ①難加工（gōng）有色金屬材料的加工:用（yòng）普（pǔ）通刀具加工（gōng）難加工有色金屬材料時，往往產生刀具（jù）易磨損、加工效率低等缺陷，而PCD刀具則可表現出良（liáng）好的加工性能。②難加工非金屬材料（liào）的加工:PCD刀具非常適（shì）合對石材、硬質碳、碳纖維增強塑料(CFRP)、人造板材（cái）等難加工（gōng）非金屬材（cái）料的加工。

·製（zhì）造過程

     PCD刀具的製造過程主要包括兩個階段:①PCD複合片的製造:PCD複（fù）合片是由天然或人工合成的金剛石粉末與結合劑(其中含鈷、鎳等金屬（shǔ）)按一定比例在高溫(1000~2000℃)、高壓(5~10萬個（gè）大氣壓)下燒結而成。在燒結過程中，由於結合劑的加入，使金剛（gāng）石晶體（tǐ）間形成以TiC、SiC、Fe、Co、Ni等（děng）為主要（yào）成分的結合橋，金剛石晶體以共價鍵形式鑲嵌於（yú）結合橋的骨架中。通常將複合片製成固定直徑和厚度的（de）圓盤，還需對燒結成的複合片進行研磨拋光及其它相應的物理、化學處理（lǐ）。②PCD刀（dāo）片的加工:PCD刀片的加工主（zhǔ）要包括複合片的切割、刀片的焊接、刀片刃磨等步驟。

·結構設計

PCD刀具的幾何參數取決於工件狀況、刀具材料與結構等具體加工條件（jiàn）。由於PCD刀具常用於工件的（de）精加（jiā）工，切削厚度（dù）較小(有時甚至等於刀具的刃（rèn）口半徑)，屬於微量（liàng）切削，因此其後角及後刀（dāo）麵對加工質量有明（míng）顯影響，較小的後（hòu）角、較（jiào）高的後刀麵質（zhì）量（liàng）對於提高PCD刀具的加工質量可起到重要作用。

PCD複合片與刀（dāo）杆的連接方（fāng）式包括機（jī）械夾固、焊接、可轉位等多種方式（shì）。

 PCD複合片與刀杆連接（jiē）方式的特（tè）點與應用                                                                                             

連接方式-特點-應用範圍

機械夾固-------由標準刀體及可做成各種集合角（jiǎo）度的可換刀片（piàn）組成，具有快換和便於重磨的優點（diǎn）------中小（xiǎo）型機床      

整體焊接-------結構緊湊、製作方便，可（kě）製成小尺寸（cùn）刀具-專用刀具或難於機夾的刀具-------小型機床（chuáng）          

 機夾焊接--------刀片焊接於刀頭上（shàng），可使（shǐ）用標準刀杆，便於刃磨及調整刀頭位置---------自動機床、數控機床         

  可（kě）轉位（wèi）--------結構緊湊，夾緊可靠，不需重磨和焊接，可節省輔助時間，提高刀具壽命-------普通通用機床

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