金刚石刀片 什么是金刚石刀片

2018-07-28 - 金刚石

金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系 数,以及与非铁金属亲和力小等优点。可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。

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金刚石刀具类型繁多,性能差异显著,不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。 涂层的区别 非晶金刚石(也称为类金刚石碳——译注)涂层是采用PVD工艺沉积的一种碳膜。它既具有一部分金刚石的SP3键,又具有一部分碳的SP2键;其成膜硬度很高,但又低于金刚石膜的硬度;其厚度也比我们通常沉积的金刚石膜要薄一些。

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加工石墨时,非晶金刚石涂层刀具的寿命是未涂层硬质合金刀具的2-3倍。与之相比,CVD金刚石则是采用CVD工艺沉积的纯金刚石涂层,加工石墨时的刀具寿命是硬质合金刀具的12-20倍,从而可减少换刀次数,提高加工的可靠性和精度一致性。

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加工淬硬钢 金刚石由碳原子构成。某些材料受热时,会从金刚石中吸出碳原子并在工件中形成碳化物。

铁就是此类材料之一。用金刚石刀具加工铁族材料时,摩擦产生的热量会使金刚石中的碳原子扩散到铁中,从而造成金刚石涂层因化学磨损而提前失效。 刀具的限制 重磨和(或)重涂层的金刚石涂层刀具质量难以保证由于刀具表面生成的涂层为纯金刚石,因此用金刚石磨轮对刀具进行重磨需要耗费很长时间。

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此外,为使金刚石生长而采用的刀具。制备工艺会改变刀具表面的化学特性,由于涂层时要求对这种化学特性进行非常精确的控制,因此刀具重新涂层的效果难以得到保证。

刀具的寿命 与任何其他刀具一样,金刚石涂层刀具的寿命也各不相同,主要取决于被切削材料、选用的进给率和切削速度,以及工件的几何形状等。

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一般来说,加工石墨的金刚石涂层刀具的寿命是未涂层硬质合金刀具的10-20 倍,在某些情况下甚至可能更长。这样,就能用一把刀具完成几乎任何加工任务,无需因刀具磨损而换刀,避免了加工中断和重新校准,从而有可能实现无人值守加工。

在复合材料的加工中,也完全可能获得较长的刀具寿命。 据报道,在加工高密度玻璃纤维、碳纤维和Gl0-FR4等难加工复合材料时,金刚石涂层刀具的寿命可高达未涂层硬质合金刀具的70倍。

存在的问题 金刚石涂层的剥落可以预防涂层剥落是金刚石涂层刀具的一个严重问题,也是一个常见问题(尤其在加工碳纤维之类材料时),会导致刀具寿命难以预测。上世纪90年代后期,界面化学特性被确定为是影响金刚石涂层粘附性能的重要因素。

通过选择兼容性好的硬质合金化学特性、采用适当的预处理技术和合理的沉积反应条件,就有可能减轻或消除金刚石涂层的剥落,稳定地实现平稳的磨损模式。在显微镜下观察正常磨损的金刚石涂层刀具,可以发现,金刚石被稳定磨损直至硬质合金基体,而没有发生崩刃或剥落。

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