聚晶金剛石及其復(fù)合刀片( PCD/CC)
PCD 是在高溫、高壓下,利用鈷等金屬結(jié)合劑將許多金剛石單晶粉聚晶成多晶體材料。其硬度雖然稍低于單晶金剛石, 但它是隨機取向的金剛石晶粒的聚合, 屬各向同性, 用作切削刀具時可以任意取向刃磨, 而無需像刃磨天然金剛石那樣必須選用最佳的解理面作為前刀面。而且PCD 原料來源豐富,其價格只有ND 的幾十分之一至十幾分之一。在切削時,切削刃對意外損壞不很敏感, 抗磨損能力也較強, 可長時間保持鋒利的切削刃, 加工時可采用很高的切削速度和較大的切深, 例如在車削或鏜削鋁合金、黃銅、青銅及其合金時, 切削速度為300—— 1000m/min ,進給量為0.05—— 0.5mm/r 切深可達10mm,使用壽命一般高于WC基硬質(zhì)合金刀具10—— 500 倍,已成為傳統(tǒng)WC 基硬質(zhì)合金刀具的高性能替代品。
為提高PCD 刀片的韌性和可焊性, 可用硬質(zhì)合金為基底, 在其表面燒結(jié)或壓制一層0.5— 1mm 厚的PCD 而組成金剛石復(fù)合刀片( PCD/CC) 。PCD/CC 可用釬焊或機夾方式制作刀具。由于其可焊性好,重磨容易,成本低,故應(yīng)用廣泛"。
PCD 的性能與金剛石晶粒尺寸大小及結(jié)合劑的含量有關(guān)。DC Boors 公司生產(chǎn)的PCD 復(fù)合刀片有關(guān)002、010 和025 幾種!晶粒的平均尺寸分別為2um、10um、25um。晶粒尺寸越大,耐磨性越好,刀具壽命越高,但切削刃較粗糙,刃口質(zhì)量差;中晶粒(如DC Boors 公司生產(chǎn)的010)一般作為機械加工的通用牌號細晶粒刀具的切削刃的刃口鈍圓半徑r ?。ㄒ话?span lang="EN-US">PCD 刀具的r 為1—— 2um),易加工出良好的零件表面紋理,加工表面質(zhì)量好。因而目前聚晶的晶粒不斷細化,并已有1um 以下的細晶,需根據(jù)粗、精加工等不同工序的要求,選用不同大小的晶粒。但我國學(xué)者研究證實! 聚晶體刀具在微量切削時,具有“多點切削、單點成形”的特點,因此只要采取一定的工藝措施!用粗晶粒( 70—— 30um)聚晶刀具也同樣有可能切出超精密的加工表面。
因金剛石與鐵之間有化學(xué)反應(yīng),故一般不推薦PCD 刀具加工黑色金屬材料, PCD.刀具可用來加工含鐵的雙金屬復(fù)合材料。例如,美國一家汽車配件廠用PCD 復(fù)合刀片制作的直徑為305mm 機夾盤銑刀加工鋁和鑄鐵的雙金屬氣缸體時, 切削速度為305m/min ,每齒進給量為0.1mm,切深為5mm,加工5000 個氣缸體后,刀片才需轉(zhuǎn)位1 次。需要指出, PCD 刀具的刃口鋒利性和加工表面質(zhì)量均不如ND,同時其可加工性差, 磨削比小, 刀頭刃形難以任意成形, 至今還不能方便地制造帶斷屑槽可轉(zhuǎn)位刀片和立銑刀等幾何形狀復(fù)雜的產(chǎn)品