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) u; l: a2 @1 H- k# Y 聚晶金剛石（PCD）刀具簡介
1．概述
金剛石作為一種超硬刀具材料應用于切削加工已有數百年歷史: 3 k h, M% M% K- K# b
從十九世紀末到二十世紀中期，刀具材料以高速鋼為主要代表； 2 L# [9 ]6 Q6 h
1927年德國首先研制出硬質合金刀具材料并獲得廣泛應用；
# k2 Y* I/ m2 h0 X: c; I3 U 二十世紀五十年代，瑞典和美國分別合成出人造金剛石，切削刀具從此步入以超硬材料為代表的時期。
1 O* H+ g; M h" x' W- A0 z% | 二十世紀七十年代，人們利用高壓合成技術合成了聚晶金剛石（PCD），解決了天然金剛石數量稀少、價格昂貴的問題，使金剛石刀具的應用范圍擴展到航空、航天、汽車、電子、石材等多個領域。
2. PCD刀具的性能特點
金剛石刀具具有硬度高、抗壓強度高、導熱性及耐磨性好等特性，可在高速切削中獲得很高的加工精度和加工效率。
PCD刀具材料的主要性能指標：
3 p6 ?3 ?: u2 ?! S( J1 N1 w ①PCD的硬度可達8000HV，為硬質合金的80～120倍；
0 @2 m5 H, ~( O5 h! e+ P ②PCD的導熱系數為700W/mK，為硬質合金的1.5～9倍，甚至高于PCBN和銅，因此PCD刀具熱量傳遞迅速；
. ]5 L0 ?' k$ b/ {1 w/ \ ③PCD的摩擦系數一般僅為0.1～0.3（硬質合金的摩擦系數為0.4～1），因此PCD刀具可顯著減小切削力；④PCD的熱膨脹系數僅為0.9×10 -6～1.18×10 -6，僅相當于硬質合金的1/5，因此PCD刀具熱變形小，加工精度高；⑤PCD刀具與有色金屬和非金屬材料間的親和力很小，在加工過程中切屑不易粘結在刀尖上形成積屑瘤。
3. PCD刀具的應用
工業發達國家對PCD刀具的研究開展較早，其應用已比較成熟。自1953年在瑞典首次合成人造金剛石以來，對PCD刀具切削性能的研究獲得了大量成果，PCD刀具的應用范圍及使用量迅速擴大。目前，國際上著名的人造金剛石復合片生產商主要有英國De Beers公司、美國GE公司、日本住友電工株式會社等。 ! b% g& t3 _8 J9 T2 H: r, S9 v
據報道，1995年一季度僅日本的PCD刀具產量即達10.7萬把。PCD刀具的應用范圍已由初期的車削加工向鉆削、銑削加工擴展。由日本一家組織進行的關于超硬刀具的調查表明：人們選用PCD刀具的主要考慮因素是基于PCD刀具加工后的表面精度、尺寸精度及刀具壽命等優勢。金剛石復合片合成技術也得到了較大發展，De Beers公司已推出了直徑74mm、層厚0.3mm的聚晶金剛石復合片。
國內PCD刀具市場隨著刀具技術水平的發展也不斷擴大。目前中國第一汽車集團已有一百多個PCD車刀使用點，許多人造板企業也采用PCD刀具進行木制品加工。PCD刀具的應用也進一步推動了對其設計與制造技術的研究。國內的清華大學、大連理工大學、華中理工大學、吉林工業大學、哈爾濱工業大學等均在積極開展這方面的研究。國內從事PCD刀具研發、生產的有上海舒伯哈特、鄭州新亞、南京藍幟、深圳潤祥、成都工具研究所等幾十家單位。目前，PCD刀具的加工范圍已從傳統的金屬切削加工擴展到石材加工、木材加工、金屬基復合材料、玻璃、工程陶瓷等材料的加工。通過對近年來PCD刀具應用的分析可見，PCD刀具主要應用于以下兩方面：①難加工有色金屬材料的加工：用普通刀具加工難加工有色金屬材料時，往往產生刀具易磨損、加工效率低等缺陷，而PCD刀具則可表現出良好的加工性能。如用PCD刀具可有效加工新型發動機活塞材料——過共晶硅鋁合金（對該材料加工機理的研究已取得突破）。②難加工非金屬材料的加工：PCD刀具非常適合對石材、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。如華中理工大學1990年實現了用PCD刀具加工玻璃；目前強化復合地板及其它木基板材（如MDF）的應用日趨廣泛，用PCD刀具加工這些材料可有效避免刀具易磨損等缺陷。
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發表于 2007-4-23 10:46:30
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