金剛石刀具材料分為(wéi)單晶金剛石(有天然和人造兩種,天然單晶金剛石價格昂貴,部分被人造單晶金(jīn)剛石替代)、人造聚晶金剛石(PCD)和人造聚(jù)晶金剛石與硬質合(hé)金複(fù)合刀片(PCD/CC)以及CVD金剛石(shí)。(金剛(gāng)石刀具)
單晶金剛石
單晶(jīng)金剛石用作切削刀具必須是大顆粒的(質量大於0.1g,最小徑(jìng)長不得小於3mm),主要用於表麵粗糙度、幾何形狀精度和尺寸精(jīng)度有較(jiào)高要求的(de)精密和(hé)超精密加工應用領(lǐng)域。
天然單晶金剛石是金剛石中最耐磨的材料。它本身質地(dì)細密,經過精細研磨,切削刃的刃口鈍圓半徑可小到0.008~0.005μm。但天然單晶金剛石較脆,其結晶各向異性,不(bú)同(tóng)晶麵或同(tóng)一(yī)晶麵不同方向的晶體硬度均有差異,在進行刃磨和使用時必須選擇合適的方向。由於使用條件苛刻,加上天(tiān)然(rán)單晶金剛石資源有限,價格十分昂貴,所以生產上大多(duō)采用PCD、PCD/CC和CVD金(jīn)剛石刀具。天(tiān)然單晶金剛石主要用於(yú)某些有色金屬的超精密切削加工或黃金首飾的生產中。(金剛石刀具)
人工合(hé)成單晶金(jīn)剛石的(de)尺寸、形狀和(hé)性能都具(jù)有良好的一致性,目前由於高溫高(gāo)壓技(jì)術日趨成熟(shú),能夠製(zhì)備一定尺寸的(de)人工合成單(dān)晶金剛石,尤其在加工(gōng)高耐(nài)磨的(de)層狀木板時,其性能要優於PCD金剛石,不會引起(qǐ)刃(rèn)口過(guò)早鈍化。
人造聚晶金剛石(PCD)和人造聚晶金剛石與硬(yìng)質合金複合刀片(PCD/CC)
PCD是在高溫(約1800℃)、高(gāo)壓(yā)(5~6MPa)下,利用鈷(gǔ)等金屬結合劑將許多(duō)金剛石單晶粉聚晶成多晶體材料,其硬度雖稍低於單晶金剛石,但它是隨機取向的金剛石晶粒的聚合,屬各向同性,用(yòng)作切削刀具時可以任意取向刃磨,無需像天然金剛石(shí)那樣必須選用最佳(jiā)的解理麵(miàn)作為前刀麵。在切削時,切削刃對意外損壞很不敏感,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(hěn)高(gāo)的切削速度(dù)和較大的背(bèi)吃刀(dāo)量(吃深),使用壽命一般高於WC基硬質合金刀具10~500倍,而(ér)且由於PCD中金屬結合劑具有導電性,使得(dé)PCD便於切割成形,且原料(liào)來源豐富,其價格隻有(yǒu)天然金剛石的幾十分之一至十(shí)幾分之一(yī),已成為傳統WC基硬質合金刀具的高性能替代品。(金剛石刀具)
為(wéi)提高PCD刀(dāo)片的韌性和可焊(hàn)性(xìng),以硬質合金為基底(dǐ),在其表麵燒結或壓製(zhì)一層0.5~1mm厚的PCD而組成金剛石複合刀片(PCD/CC)。PCD/CC可用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(guǎng)泛。須指出的是,PCD和(hé)PCD/CC刀具的(de)刃口鋒利性和加工表麵(miàn)質量均不如單晶金剛石,同時(shí)其可加工性差,磨削比小,難以根據刀頭的幾何形狀任意成形,至今還不能方便地製造帶斷屑槽可轉(zhuǎn)位刀片和立銑刀等幾何形狀複雜的產品。(金剛石刀具)