PCD刀具的应用与发展伊能静

PCD刀具的应用与发展

聚晶金刚石(PCD)刀具加工铝制工件具有刀具寿命长、金属切除率高等优点，其缺点是刀具价格昂贵，加工成本高。这一点在机械制造业已形成共识。但近年来PCD刀具的发展与应用情况已发生了许多变化如今的铝材料在性能上已今非昔比，在加工各种新开发的铝合金材料(尤其是高硅含量复合材料)时，为了实现生产率及加工质量的最优化，必须认真选择PCD刀具的牌号及几何参数，以适应不同的加工要求。PCD刀具的另一个变化是加工成本不断降低，在市场竞争压力和刀具制造工艺改进的共同作用下，PCD刀具的价格已大幅下降50%以上。上述变化趋势导致PCD刀具在铝材料加工中的应用日益增多，而刀具的适用性则受到不同被加工材料的制约。

PCD刀具的基本特点

具有极高硬度和独特机械性能的PCD复合片是由金刚石颗粒和催化剂的混合物在高温高压下烧结而成，在合成过程中产生了金刚石颗粒共生物，并在金刚石颗粒之间建立起连接“桥”，从而获得具有催化剂岛状结构、类似于整体金刚石的PCD材料。PCD材料的结构与PCBN(聚晶立方氮化硼)材料不同。在PCBN材料中，CBN粒子之间并无实际粘结物；而PCD材料中则存在共生物，金刚石颗粒之间通过晶格“桥”相互连接。

PCD刀具牌号是以金刚石颗粒的粒度进行分类。根据制造商的标准，细颗粒、中等颗粒和粗颗粒PCD牌号所对应的金刚石粒度大致分别为2μm、10μm和25μm。粗颗粒PCD牌号比细颗粒PCD牌号强度更高，耐磨性更好，在粗加工中具有更长的工作寿命，但粗颗粒PCD刀具的切削刃难以达到细颗粒PCD刀具表面的光滑程度。因此，细颗粒PCD刀具可获得更好的加工表面光洁度，但磨损速度较快。

PCD刀具的价格变化

过去，价格昂贵一直是影响用户广泛接受PCD刀具的一个主要障碍，但现在情况发生了很大变化。业界估计，在过去的两三年中，PCD刀具的价格已下降了40%～60%。在20世纪90年代初，PCD刀具的发展势头开始，在随后的时间，对PCD刀具的市场需求开始不断增加，使PCD刀具发展技术日益成熟。刀具制造工艺(如用于金刚石毛坯粗加工的EDM工艺、切削刃精密加工工艺等)不断改进。此外，与十年前相比，加工PCD刀具用的金刚石砂轮质量显著提高，成本则大大下降。此外，新进入PCD刀具制造业的竞争者也动摇了原有的市场价格体系。

PCD刀具的正确使用

切削加工铝合金材料时，硬质合金刀具的粗加工切削速度约为120m/min，PCD刀具即使在粗加工高硅铝合金时其切削速度也可达到约360m/min。刀具制造商推荐采用细颗粒(或中等颗粒)PCD牌号加工无硅和低硅铝合金材料，采用粗颗粒PCD牌号加工高硅铝合金材料。如铣削加工的工件表面光洁度达不到要求，可采用晶粒尺寸较小的修光刀片对工件表面进行修光加工，以获得满意的表面光洁度。

PCD刀具的正确应用是获得满意加工效果的前提。虽然刀具失效的具体原因各不相同，但通常是由于使用对象或使用方法不正确所致。用户在订购PCD刀具时，应正确把握刀具的适用范围。例如，用PCD刀具加工黑色金属工件(如不锈钢)时，由于金刚石极易与钢中的碳元素发生化学反应，将导致PCD刀具迅速磨损，因此加工淬硬钢的正确选择应该是PCBN刀具。

但一般来说，为了减小切削力，防止产生积屑瘤，PCD刀具应采用正切削角。在加工高硅铝合金时(尤其在用PCD刀具替代硬质合金刀具进行加工时)，PCD刀具的后角最好比原硬质合金刀具采用的后角(如25°)略微减小，以改善PCD刀具切削刃对高硅铝合金的切削性能。PCD刀具的正前角也不宜过大，因为刀具前角越大，其切削刃强度越低，换句话说，PCD刀具的后角越小，切削刃的强度越高。

机床刚性与切削速度

虽然金刚石具有极高的硬度，但其韧性不如硬质合金，更大大低于高速钢，因此PCD刀具的主要失效形式为崩刃。崩刃通常由加工中的振动引起，减小刀具悬伸量或主轴长度、提高机床本身的刚性均有助于减小振动。高刚性的加工机床是使用PCD刀具的必备条件，大多数加工车间都是在先进的CNC数控机床上切削加工高硅铝合金和铝金属基复合材料。

较高的切削速度也可起到保护PCD刀具切削刃的目的。用PCD刀具进行车削加工时，采用的切削速度应比用硬质合金刀具加工提高2～3倍，否则难以获得满意的加工效果。

大多数切削加工所用的PCD刀具都是在硬质合金刀体上焊接一片PCD刀尖制成，因此焊接部位的整体性对于PCD刀具的加工寿命起着至关重要的作用。过高的切削温度可能引起焊料软化，造成PCD刀尖脱落；过大的切削深度(超过PCD刀尖长度的60%)也可能对焊接部位造成冲击和破坏。如果焊接部位的整体性出现问题，可通过降低切削速度和(或)减小切削深度来降低PCD刀尖处的温度。

PCD刀具可分为表面加工刀具和孔加工刀具两大类。PCD刀

具对铝合金材料进行表面加工时，通常不需要使用冷却液；而进行钻孔或镗孔等半封闭式加工时，则需要确保排屑顺畅以及对切削刃的冷却与润滑。

刀具夹头的刚性对于PCD刀具的使用也十分重要。如果刀具夹头刚性不足，使用再好的刀具也难以获得满意的加工表面光洁度。

PCD刀具技术的新发展

为了满足用户对PCD刀具切削性能不断提高的要求，在竞争激烈的PCD刀具市场占有更大份额，我们正不断对PCD刀具技术进行改进与提高。

随着PCD刀具切削性能的不断提高和PCD刀具价格的不断下降，PCD刀具对于广大用户具有了前所未有的吸引力，这将有力推动PCD刀具的普及应用以及PCD刀具技术更快地向前发展。

a href="https://dise.fh21.com.cn/hospital_230903/jyzn/" target="_blank">金华治疗焦虑症医院推荐

a href="https://wapdise.fh21.com.cn/article/79860.html" target="_blank">怎么预防孩子近视眼

a href="https://wapdise.fh21.com.cn/share/article/70311.html" target="_blank">女孩子长青春痘怎么办

a href="https://dise.fh21.com.cn/article/576427.html" target="_blank">顽固牙结石怎么去除

a href="https://dise.fh21.com.cn/share/article/56618.html" target="_blank">宝宝哮喘的早期症状