金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性,可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。在金刚石晶体中,碳原子的四个价电子按四面体结构成键,每个碳原子与四个相邻原子形成共价键,进而组成金刚石结构,该结构的结合力和方向性很强,从而使金刚石具有极高硬度。由于聚晶金刚石(PCD)的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体,虽然加入了结合剂,其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。但由于PCD烧结体表现为各向同性,因此不易沿单一解理面裂开。
一般来说,为了减小切削力,防止产生积屑瘤,双刃金刚石铣刀,PCD刀具应采用正切削角。但在加工铝合金时(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,金刚石铣刀刀具,切削刃的强度越高。为了在保证刀具为正切削角的前提下尽可能提高切削刃强度。
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PCD刀具的制造过程主要包括两个阶段:
①PCD复合片的制造:PCD复合片是由天然或人工合成的金刚石粉末与结合剂(其中含钴、镍等金属)按一定比例在高温(1000~2000℃)、高压(5~10万个大气压)下烧结而成。在烧结过程中,由于结合剂的加入,宝兴金刚石铣刀,使金刚石晶体间形成以TiC、SiC、Fe、Co、Ni等为主要成分的结合桥,金刚石晶体以共价键形式镶嵌于结合桥的骨架中。通常将复合片制成固定直径和厚度的圆盘,还需对烧结成的复合片进行研磨抛光及其它相应的物理、化学处理。
②PCD刀片的加工:PCD刀片的加工主要包括复合片的切割、刀片的焊接、刀片刃磨等步骤。
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