单晶金刚石刀具的应用
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在加工非铁材料(如硅铝合金)时,一般不采用单晶金刚石刀具(SCD)进行加工,而采用寿命高的聚晶金刚石刀具(PCD)进行加工。
但在某些情况下,即当加工表面粗糙度参数要求较严时,则应采用单晶金刚石刀具(SCD)进行加工。例如采用聚晶金刚石刀具(PCD)车削铝制活塞时,表面粗糙度Ra可达15~50μm,而用单晶金刚石刀具(SCD)加工,其表面粗糙度可达Ra4μm。
此外,使用SCD刀具可节省加工时间,如加工铝制轮子,过去是用PCD刀具粗加工,然后进行抛光,改用SCD代替PCD刀具加工,其工件可达到镜面的表面粗糙度,省去了抛光工序。

严密的检查

在汽车和航空工业的高生产加工工序(包括对非铁材料的加工)中,其表面粗糙度的平均值通常是用于确定被加工工件的光洁度,当加工工件表面粗糙度值Ra值要求低时,一般都应采用金刚石刀具,这种刀具的刀刃在放大倍数较高的情况下进行观察不能有缺口。
大多数PCD刀具经研磨后,将其刀刃部位放大(<50X=进行检查,通过观察可以看出,PCD刀具的单个颗粒的孔隙及刀刃呈锯齿不平状态。要想达到最好的加工表面粗糙度(15~50μm),可选取合适的几何参数(切削速度、进给量及切削深度等)。
然而,在某些应用场合,要求PCD刀刃(放大150倍)不得有缺口,这种要求是能够达到的,只不过按上述要求制作PCD刀具比较困难,而且制造的费用要比标准的PCD刀具高3~5倍,其刀具加工表面粗糙度可以达到10~14μm。
将SCD刀具刀刃放大1500倍,进行观察,刀刃无缺口,所以采用这种刀具在精密车床上进行加工,其工件可达到镜面的表面粗糙度。
在采用PCD刀具加工非铁和非金属材料不能达到所要求的加工表面粗糙度时,可在加工中心上用SCD刀具加工,省去以住的抛光工序。

金刚石刀头

如其它刀具材料一样,SCD刀具不是对每种加工都适合,在选择时应考虑以下几点:
  • 切削深度:SCD刀具刃口很锋利,当采用大切深进行加工时,其加工效果不够明显,这在很大程度上取决于工件材料、切削速度和进给量,所以切削深度大于0.02mm时,不宜采用SCD刀具进行加工,最好先用PCD刀具进行粗加工,然后用SCD刀具进行精加工。
  • 工件材料:加工非铁金属(铝、紫铜、黄铜)和非金属材料(塑料、木材等)时,最好采用SCD刀具,任何铁系材料都不宜采用SCD进行加工。
  • 价格:SCD刀具性能超过其它先进刀具材料,利用这种材料进行加工可获得巨大的经济效益,但其价格很贵,如一把SCD刀具的价格超过PCD刀具4倍以上,尽管SCD刀具价格高,但如果正确使用SCD刀具,它可减少加工工序成本并可使生产效率大大提高。
  • 装卸:金刚石是最硬的材料,也是极脆和耐热震很敏感的材料。SCD刀刃锋利,任何实发性的冲击(如刀具装卸不细心或刀具落地)都会使刀刃产生缺口、裂纹或损坏,所以应对操作者进行培训。为避免精微的刀刃碰坏,一般应在金刚石刀具和其它零部件之间放置一薄膜件。
总之,尽管SCD刀具价格昂贵,而且只局限于某些材料的加工,但由于其加工效率高,良好的表面粗糙度及刀具寿命长等优点,从而弥补了该刀具价格昂贵的不足。
本文作者:李义庭(译)
原载:《工具展望》2003年第6期
上载于:2007-4-20 14:22:44

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