金刚石刀具及超硬刀具的区别及优缺点【全面解析】
总结刀具材料
总结刀具材料刀具材料是制造刀具的重要组成部分，直接影响到刀具的性能和使用寿命。
随着技术的进步和需求的变化，刀具材料的种类和性能也在不断发展和更新。
本文将对常见的刀具材料进行总结和分析。
1. 高速钢（HSS）高速钢是一种常用的刀具材料，具有出色的耐磨性和耐热性能。
这种材料具有较高的硬度和强度，因此在高速切削和重负荷切削中表现出色。
此外，高速钢还具有良好的刃口硬化性能，能够有效抵抗刀口的变钝，从而延长刀具的使用寿命。
不过，高速钢的耐冲击性和韧性相对较差，对于一些对刀具的强度和韧性要求较高的场合，可能不太适用。
2. 硬质合金（WC-Co）硬质合金是一种由金属钨碳化物（WC）和钴（Co）组成的复合材料，具有极高的硬度和耐磨性。
这种材料常常用于制造切削刀具，特别是用于加工硬质材料和高温合金。
由于其硬度高，硬质合金的刀具能够承受较大的切削力，同时保持刀具的形状稳定。
然而，硬质合金的韧性较低，容易受到冲击而破裂，因此在使用时需要注意避免过大的冲击加载。
3. 陶瓷刀具陶瓷刀具的优点在于其极高的硬度和化学稳定性。
陶瓷刀具具有出色的耐磨性能，在高速切削和加工硬质材料时表现出色。
与金属刀具相比，陶瓷刀具的热膨胀系数较低，因此在高温环境下韧性和稳定性更好。
此外，陶瓷刀具的高温传导性能优异，能够有效降低切削温度，减少刀具的磨损。
然而，陶瓷刀具的缺点在于其脆性较高，容易受到冲击而破裂，因此在使用过程中需要特别小心。
另外，陶瓷刀具制造技术相对较为复杂，生产成本也较高。
4. 超硬刀具超硬刀具是一种以人造金刚石（PCD）和金刚石薄膜涂覆等超硬材料为基础的刀具。
这种刀具硬度极高，能够承受较大的切削力和高速切削。
超硬刀具的耐磨性和耐腐蚀性都非常出色，在加工难加工材料和高温环境下表现优秀。
另外，一些超硬刀具还具有良好的导热性能，能够有效降低切削温度，减少刀具磨损。
然而，超硬刀具价格较高，制造难度也较大，限制了其在一些应用领域的推广和应用。
金刚石刀具在数控机床中的应用
金刚石刀具在数控机床中的应用随着科技的不断进步和发展，数控机床在工业领域中扮演着重要的角色。
数控机床的出现大大提高了生产效率和加工质量，而金刚石刀具作为一种高性能的切削工具，在数控机床中的应用也越来越广泛。
本文将探讨金刚石刀具在数控机床中的应用，并分析其优势和挑战。
一. 金刚石刀具的基本特性金刚石刀具由金刚石颗粒和金属粉末经压制、烧结等工艺制成，具有极高的硬度、耐磨性和热稳定性。
这些特性使得金刚石刀具在切削加工中具备以下优势：1. 高硬度：金刚石刀具的硬度仅次于金刚石，可用于切削超硬材料如陶瓷和高硬度合金等。
2. 耐磨性：金刚石刀具具有出色的耐磨性，可在切削过程中保持较长的使用寿命。
3. 热稳定性：金刚石刀具具有良好的热稳定性，可承受高温切削环境下的工作，不易变形。
二. 金刚石刀具在数控机床中的应用领域1. 切削加工金刚石刀具广泛应用于数控机床的切削加工领域，包括车削、铣削、钻削、磨削等。
由于金刚石刀具的高硬度和耐磨性，可用于加工硬度较高的材料，如钛合金、高速钢等。
同时，金刚石刀具还能够提供更高的加工精度和表面质量。
2. 精密加工在数控机床的精密加工中，金刚石刀具的应用更能体现出其独特的优势。
例如，在汽车零部件的精密加工过程中，采用金刚石刀具可以实现更高的加工精度和更好的表面质量。
3. 工具磨损监测由于金刚石刀具的耐磨性较高，因此可以通过监测金刚石刀具的磨损情况，准确地评估刀具的使用寿命。
这对机床的保养和刀具的及时更换具有重要意义，可降低生产成本，并提高生产效率。
三. 金刚石刀具在数控机床中的挑战虽然金刚石刀具在数控机床中有广泛的应用前景，但面临着一些挑战和限制：1. 成本高昂：金刚石刀具的制造成本较高，所以其售价也相对较高，这给广泛应用带来了一定的限制。
2. 技术要求高：金刚石刀具的加工工艺复杂，需要高精度和高温高压的条件，所以其生产过程要求较高的技术水平。
3. 刀具表面质量难以保证：由于金刚石刀具的硬度很高，常规的抛光或修整技术难以完成对其表面的加工，从而可能会影响到加工表面质量。
金刚石刀具知识点
⾦刚⽯⼑具知识点⼑具基础知识⼀、⼑具材料应具备的性能；A，⾼的硬度和⾼耐磨性1.硬度是⼑具材料应具备的基本特性2.耐磨性是指材料抵抗磨损的能⼒。
B，⾜够的强度和韧性1.强度是⼑具材料抵抗破坏的能⼒2，韧性是指材料发⽣断裂时外界做功的⼤⼩。
3.⾼的耐热性和热传性4.良好的⼯艺性和经济性1）切削性能⽬前⼑具材料分四⼤类：⼯具钢、硬质合⾦、陶瓷及超硬⼑具材料等。
常⽤的⼑具材料⼀、⼯具钢1. 碳素⼯具钢碳素⼯具钢是含碳量为0.65％～1.3％的优质碳素钢。
常⽤的钢号有T7A、T8A等。
耐热温度：200℃～300℃。
2. 合⾦⼯具钢1868年，英国的穆舍特制成含钨的合⾦⼯具钢。
在碳素⼯具钢中加⼊适当的元素铬（Cr）、硅常⽤的合⾦⼯具钢有9CrSi，CrWMn等（Si）、锰（Mn）、钒（V）、钨（W）等炼成的。
耐热温度：325℃～400℃。
主要⽤于制造细长的或截⾯积⼤、刃形复杂的⼑具。
⼆，⾼速钢⾼速钢是⼀种富含钨（W）、铬（Cr）、钼（Mo）、钒（V）等元素的⾼合⾦⼯具钢。
美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。
含碳量⼀般在0.70～1.65％之间。
耐热温度：500℃～650℃。
⾼速钢的抗弯强度是硬质合⾦的3～5倍，冲击韧性是硬质合⾦的6～10倍1.普通⾼速钢（HSS）2.钨系⾼速钢：W18Cr4V (W18)3.具有较好的综合性能，可制造复杂刃型的⼑具。
但由于钨是稀有⾦属，现在很少使⽤。
4.钨钼系⾼速钢：W6Mo5Cr4V2 (M2)5.M2的碳化物颗粒⼩，分布均匀，具有较⾼的抗弯强度、塑性、韧性和耐磨性。
⼜因为钼的存在，使其热塑性⾮常好。
2. ⾼性能⾼速钢（HSS-E）⾼性能⾼速钢是在普通⾼速钢中增加⼀些碳、钒及添加钴（Co）、铝等元素的新钢种。
钴⾼速钢：W2Mo9Cr4VCo8 (M42)⼀种含钴的超硬⾼速钢，常温硬度67HRC-69HRC，具有良好的综合性能。
铝⾼速钢：W6Mo5Cr4V2Al在M2的基础上加Al、增C，提⾼了钢的耐热性和耐磨性。
金刚石刀具的优点和缺点
CVD金刚石厚膜(TDF)焊接刀具：金刚石厚膜焊接刀具是把激光切割好CVD金 刚石厚膜一次焊接至基体(通常为K类硬质合金)上，形成复合片，然后抛光复 合片，二次焊接至刀体上，刃磨成需要的形状和刃口。如图3(a)所示，为CVD 金刚石厚膜(金刚石膜厚度达30μm)，具有硬度高、耐磨损、摩擦系数小等特 点，是制造切削有色金属和非金属材料刀具的理想材料。 金刚石涂层刀具：金刚石涂层刀具是用CVD法直接在硬质合金(K类硬质合金) 或陶瓷等基体上沉积一层1～25μm金刚石薄膜，无解理面各向同性。薄膜涂 层刀具硬度达9800～10000HV。热导率高，室温下导热系数高达2000W/m·K， 而硬质合金刀具导热系数仅为80～100W/m·K。CVD方法金刚石可以涂层到 任何复杂形状的刀具上，这是聚晶金刚石无法拥晶金刚石(PCD)刀具
金刚石刀具
人造聚晶金刚石复合片(PDC)刀具
CVD金刚石厚膜(TDF)焊接刀具 金刚石涂层刀具
天然金刚石(ND)刀具：天然金刚石是目前已知矿物中最硬的物质，主要用 于制备刀具车刀。天然金刚石刀具精细研磨后刃口半径可达0.01～ 0.002μm。其中天然单晶金刚石(Single Crystalline Diamond，SCD)刀具切削 刃部位经高倍放大1500倍仍然观察到刀刃光滑。SCD车削铝制活塞时Ra可 达到4μm，而在同样切削条件下用PCD刀具加工时的表面粗糙时的Ra 为 15～50μm 。采用SCD刀具配合精密车床迚行精密和超精密加工，可获得 镜面表面。 聚晶金刚石(PCD)刀具：PCD是高温超高压条件下通过钴等金属结合剂将金 刚石微粉聚集烧结合成的多晶体材料，又称烧结金刚石。聚晶金刚石刀具 整体烧结成铣刀，用于铣削加工，PCD晶粒呈无序排列状态，属各向同性， 硬度均匀，石墨化温度为550℃。刀具具有高硬度、高导热性、低热胀系数、 高弹性模量和低摩擦系数。刀刃非常锋利等特点。 人造聚晶金刚石复合片(PDC)刀具：为提高PCD刀片的韧性和可焊性，常将 PCD与硬质合金刀体做成人造聚晶金刚石复合刀片(PDC)。即在硬质合金基 底其表面压制一层0.5～1mm厚的PCD烧结而成。复合刀片的抗弯强度与硬 质合金基本一致，硬度接近PCD，故可以替代PCD使用。
五种超硬刀具材料的性能特点分析(下)
五种超硬刀具材料的性能特点分析（下）超硬刀具材料指可用作刀具切削加工的超硬材料。
目前重要可分为两大类:一类是金刚石切削刀具材料；另一类是立方氮化硼切削刀具材料。
目前已经在应用或正在试验中的超硬刀具材料的重要品种有以下五种。
（1）天然和人工合成大单晶金刚石（2）聚晶金刚石（PCD）和聚晶金刚石复合刀片（PDC）（3）CVD金刚石（4）聚晶立方氮化硼（PCBN）（5）CVD立方氮化硼涂层今日接着讲后面三种。
3、CVD金刚石人工合成大单晶金刚石，PCD、PDC均是在高温高压下合成的，而CVD金刚石是在低压下制备的。
含碳气体和氢气的混合物在高不冷不热低于大气压的压力下被激发分解，形成活性金刚石碳原子在基体上沉积交互生长成聚晶金刚石（也可以掌控沉积生长条件沉积生长金刚石单晶或准单晶）。
CVD金刚石由于是不含任何金属催化剂的纯金刚石，因此它的热稳定性接近天然金刚石。
同高温高压人工合成聚晶金刚石一样，CVD聚晶金刚石晶粒也呈无序排列，无脆性解理面而呈各向同性。
实际上CVD金刚石包括三类：第一种是在适当基体上沉积的CVD 金刚石涂层（包括类金刚石DLC涂层）；第二种是沉积厚度达1mm的无支撑的CVD金刚石厚膜；第三种是在金刚石晶种上外延生长的CVD金刚石单晶膜或准单晶膜。
由于CVD金刚石涂层刀具采纳刀片基体直接置放在CVD沉积腔体中沉积生长而成，它与PCD、PDC刀具相比，具有刀具形状可多而杂、成本低、一片多刀刃等优点。
尽管如此，由于CVD金刚石涂层刀片存在金刚石涂层与基体之间结合强度低以及对有CVD金刚石涂层的刃口进行研磨处理时简单分层剥落的缺陷。
因此，目前在CVD金刚石涂层制备领域的大工作都在致力于对它的讨论。
尽管国外已有CVD金刚石涂层刀具产品推向市场，但到目前为止CVD金刚石涂层的应用市场还不是很大。
恰恰相反，CVD金刚石厚膜可以通过特别的但简便易行的技术钎焊到所要求的基体上。
然而这种钎焊强度远低于PDC材料中金刚石层与硬质合金层之间的结合强度。
金刚石刀片的分类及应用
金刚石刀片的分类及应用金刚石刀片是一种采用金刚石作为刀片切割工具上的切削物料的硬质金属产品，它具有非常高的硬度和耐磨性，因此在切割、磨削等工业领域有着广泛的应用。
金刚石刀片的分类主要根据其使用环境、切削物料和工作方式等因素。
以下是几种常见的金刚石刀片分类及其应用：1. 粉末冶金金刚石刀片粉末冶金金刚石刀片是通过将金刚石粉末与金属粉末混合，并经高温高压制得的刀片。
该类金刚石刀片具有较高的强度和耐磨性，适用于切割硬质材料如岩石、陶瓷、玻璃、木材等。
2. 镀覆金刚石刀片镀覆金刚石刀片是将金刚石晶体通过电镀或熔连接技术镀覆在刀片表面的一种刀片。
它具有较高的强度和耐磨性，适用于切割石材、建筑材料、陶瓷等。
3. 电镀金刚石刀片电镀金刚石刀片是将金刚石颗粒通过电化学沉积在刀片表面的一种刀片。
通过控制电流密度、镀液成分等因素可实现不同规格和性能的刀片制备。
它具有优秀的耐磨性和高温稳定性，适用于切割石材、陶瓷、光学玻璃等。
4. 绑焊金刚石刀片绑焊金刚石刀片是将金刚石颗粒通过焊接工艺绑定在刀片上的一种刀片。
它具有较高的强度和耐磨性，适用于切割石材、陶瓷、光学玻璃、大理石等。
5. 超硬合金金刚石刀片超硬合金金刚石刀片是将金刚石颗粒通过高温高压工艺与钨钴合金等金属粉末共烧制成型的刀片。
由于超硬合金的优异性能和金刚石颗粒的超硬性，该类刀片具有出色的切削性能和较长的使用寿命，适用于切割高硬度材料。
金刚石刀片的应用范围广泛，主要有以下几个方面：1. 建筑行业在建筑行业中，金刚石刀片常用于切割石材、混凝土、砖块等材料。
它具有快速、精确和高效的特点，可以用于建筑物的修复、改建以及道路建设等工程。
2. 木工行业金刚石刀片在木工行业中被广泛使用，可以用于切割木材、刨削木材等。
其高硬度和耐磨性使得切割更加精准、平滑，并且能够延长刀片的使用寿命。
3. 家具制造业家具制造业中，金刚石刀片可以用来切割加工各种材料，例如纤维板、中密度板、实木等。
超硬材料刀具
超硬材料刀具超硬材料刀具是一种具有极高硬度和耐磨性的刀具，通常用于加工硬质材料，如金属、陶瓷和复合材料等。
它们在工业生产中扮演着至关重要的角色，能够提高加工效率、延长刀具使用寿命，并且能够实现高精度加工。
本文将介绍超硬材料刀具的特点、应用领域以及发展趋势。
首先，超硬材料刀具的主要特点是硬度高、耐磨性好。
它们通常采用金刚石、立方氮化硼等超硬材料制成，硬度远远超过普通刀具材料，因此能够在高速、高温、高压等恶劣条件下保持良好的切削性能。
而且，由于其耐磨性好，可以大大延长刀具的使用寿命，减少更换刀具的频率，从而提高生产效率。
其次，超硬材料刀具广泛应用于航空航天、汽车制造、模具加工等领域。
在航空航天领域，超硬材料刀具常用于加工高强度、高温合金材料，如钛合金、镍基合金等，能够实现高速、高效的加工。
在汽车制造领域，超硬材料刀具常用于加工发动机缸体、曲轴等零部件，具有较高的加工精度和表面质量。
在模具加工领域，超硬材料刀具常用于加工硬质材料，如冷作模具、热作模具等，能够实现高精度、高效率的加工。
最后，随着科技的不断进步，超硬材料刀具也在不断发展。
未来，超硬材料刀具将更加注重刀具的设计与制造工艺，以满足不同加工需求。
同时，超硬材料刀具将更加注重环保与节能，推动刀具加工技术的可持续发展。
此外，超硬材料刀具还将更加注重智能化与自动化，实现刀具加工的智能化控制与自动化生产，提高生产效率。
综上所述，超硬材料刀具具有硬度高、耐磨性好的特点，广泛应用于航空航天、汽车制造、模具加工等领域，并且在不断发展中。
相信随着科技的不断进步，超硬材料刀具将在工业生产中发挥越来越重要的作用。
超硬刀具材料
超硬刀具材料超硬刀具材料是一种具有极高硬度和耐磨性的刀具材料，被广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等行业。
本文将介绍超硬刀具材料的定义、性能特点、应用领域和发展趋势。
超硬刀具材料是指硬度超过1500HV的材料，主要由金刚石和立方氮化硼两种材料组成。
其硬度比传统的钢材高出数倍，具有出色的耐磨性和耐高温性能，可用于高速切削、高精度加工等领域。
超硬刀具材料的主要性能特点如下：1. 极高的硬度：超硬刀具材料的硬度远超过传统的钢材，能够抵抗硬物的磨损和切削力的作用，具有长寿命的特点。
2. 优异的耐磨性：超硬刀具材料能够忍受高速摩擦和高温烧结的环境，不易磨损，并且保持精确的切削形状。
3. 良好的热稳定性：超硬刀具材料在高温条件下保持稳定的性能，不易软化和脱落，适用于高温加工环境。
4. 低摩擦系数：超硬刀具材料具有较低的摩擦系数和良好的自润滑性能，能够减少切削时的摩擦和热量，提高切削效率。
超硬刀具材料主要应用于以下领域：1. 机械制造：超硬刀具材料可用于加工硬质合金、陶瓷材料和高硬度不锈钢等难加工材料。
2. 汽车制造：超硬刀具材料用于汽车发动机缸体、缸头、曲轴等零部件的加工，提高加工效率和产品质量。
3. 航空航天：超硬刀具材料适用于加工航空零部件、航天器件和复合材料，提高加工精度和效率。
4. 电子器件：超硬刀具材料可用于加工半导体材料、光纤和硬盘等电子器件的零部件，提高生产效率和质量。
超硬刀具材料的发展趋势主要有以下几个方向：1. 提高硬度和耐磨性：超硬刀具材料的硬度和耐磨性是其关键性能，未来的发展将致力于进一步提高材料的硬度和耐磨性，以满足更严苛的工况需求。
2. 优化材料结构：超硬刀具材料的结构设计对其性能有重要影响，未来的发展将注重优化材料的晶格结构和界面结合方式，提高材料的强度和稳定性。
3. 开发新型材料：除了金刚石和立方氮化硼，未来的发展将尝试开发新型超硬刀具材料，如纳米结构材料和新型陶瓷复合材料等，以满足更多应用领域的需求。
金刚石刀具用途
在数控刀具中，金刚石（60~70%）主要用来做磨具和磨料，部分做成金刚石笔或金刚石滚轮用来修整砂轮。
只有少量的用来制作切削刀具。
金刚石刀具的种类如下。
金刚石刀具1、金刚石刀具的特点（1）具有极高的硬度和耐磨性金刚石的硬度为10000HV，比硬质合金的硬度（120~1800HV）和陶瓷刀具材料的硬度（1800~2100HV）高5~8倍。
刀具的耐磨性为硬质合金的80~120倍，而人造金刚石的耐磨性，为硬质合金的60~80倍。
PCD金刚石的硬度一般为6000~9000HV，而CVD 金刚石的硬度为10000HV。
（2）有较低的摩擦系数普通硬质合金对金属的摩擦系数为0.3~0.3，金刚石对有色金属的摩擦系数为0.1~0.3.低的摩擦系数在铣削加工中能降低切削力和切削热，减少刀具的磨损。
（3）切削刃十分锋利因为金刚石刀具硬度极高，又经过精心的刃磨与研磨，不仅让刀具的表面粗糙度值很低，刀刃的钝面半径可达0.1~0.5μm。
甚至达到0.008~0.005μm，为一般刀具的钝圆半径（5~50μm）的1/1000~1/6000。
因此切削刃特别锋利，可以从工件上切下极薄的一层金属，可用来进行精密切削。
（4）很高的导热率金刚石的导热率K为2000W/（m·K），为硬质合金导热率（20.93~83.74）的24~95倍。
导热率高，更容易把切削热带走，降低切削区温度，同时允许较高的切削速度铣削。
（5）较低的热膨胀系数金刚石的热膨胀系分别为高速钢的1/9~1/12，为硬质合金的1/5~1/7.因此，不会因切削热引起刀具尺寸发生变化，非常适用与对有色金属进行高速精密切削。
2、金刚石刀具材料的性能金刚石刀具的种类（1）天然单晶金刚石天然单晶金刚石是一种各向异性的单晶体。
硬度达HV9000-10000，是自然界中最硬的物质。
这种材料耐磨性极好，制成刀具在切削中可长时间保持尺寸的稳定，故而有很长的刀具寿命。
天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。
超硬材料刀具使用注意事项
超硬材料刀具使用注意事项
超硬材料是天然金刚石、人造聚晶金刚石(PCD)、化学气相沉积金刚石(CVD)、立方氮化硼(PCBN)的总称。
注意事项
1、超硬材料总体硬度很高但内部差异很大、建议使用者使用前充分了解各种材料的机械物理性能，以免不必要的损失和浪费。
2、超硬材料刀具既硬又脆，任何冲击及碰撞都可能造成损坏。
3、超硬材料与刀体金属的热膨胀系数不同，切削过程中骤然或断续的冷却会造成刀片的裂纹导致报废。
4、水基冷却液可导致CBN材料强度下降应引起注意。
5、不具有专用设备和专业技术请不要试图修磨超硬材料刀具，普通方法修磨只会造成刀具的损坏。
6、装夹牢固是刀具使用的常识，这一点对超硬材料刀具尤其重要。
安全须知
1、切勿直接用手接触刀刃，以防锋利的刀刃造成伤害。
2、使用方法有误或切削条件不当会导致刀具破损飞出而造成人身伤害。
3、高温切屑飞溅会造成烫伤或割伤应加以防范。
4、装夹过程要小心防止碰伤。
5、高速切削中产生的火花和高温切屑与易燃物接触容易收起火灾应注意防火。
6、旋转刀具须调好动平衡，若刀具偏心，振动加剧，会造成破损飞散，引起伤害。
7、刀具用钝应及时更换，以免切削条件变坏、造成刀具飞出、或工件脱落造成意外。
几点提示
1、统计显示，刀具费用仅占机械加工行业全部费用的3%-4%。
2、刀具的改善有可能为您的效益提高10%或更多。
关键是刀具的改进可以提高效率、改进质量。
3、对您所用的刀具及与之相配合的切削要素进行一次再认识，是您的企业提高效益的最简单、最节省的方法。
金刚石刀具这么硬，他的磨削特点真的不一般！
金刚石刀具这么硬，他的磨削特点真的不一般！一．金刚石刀具磨削的工艺特点金刚石刀具的磨削有其自身的工艺特点，比较突出的特点为是材料硬度高，导致砂轮在磨削过程中损耗过快，尺寸不稳定；其二，金刚石刀具多数为车刀或刀片，其磨削部位相对于机床的位置是不确定的（如刀片厚度的变化），引起磨削点的变化。
其三，磨削抗力大，使砂轮、刀具、卡具和机床组成的工艺系统产生比较大的弹性变形，从而产生比较大的“让刀”现象。
这三个特点是实现自动化磨削的三只“挡路虎”，直接影响刀具的模削后的尺寸精度。
如果不妥善解决，必然引起磨削尺寸精度和粗糙度一致性差，磨削效率低，不适合大批量生产。
声控技术在金刚石工具磨床上的使用，能有效地解决这个三个问题。
二．自适应控制技术在粗磨时的应用粗磨金刚石的主要任务是：提高磨削效率，也就是尽量少地设定安全距离，减少“磨削”空气的时间；在机床刚性能承受的范围内，尽快地去除磨削余量；尽早地发现磨削余量已经去除（标志是磨削抗力减少到最小）。
砂轮与金刚石刀具摩擦产生剧烈的声波在工艺装备上传播，对声波的监控能准确地反映出磨削状况，如刀具与砂轮是否接触，刀具与砂轮之间的压力（即磨削抗力）是否消除等。
如果控制系统能实时采集这些信息并进行分析，使机床控制系统与之相适应，这无异于给机床安装上了一只灵敏的耳朵，使机床控制器成为一个更为智能的自适应系统。
事实上，该系统的研发也是受现场工人磨刀的启发。
正常磨削的时候，有两种情况声波频率是有明显特征，一是刀具和砂轮接触的瞬间，二是磨削达到最终尺寸（磨削抗力下降为最小）时，这很容易理解。
前者可以作为快速进给结束，开始磨削进给的分界线；后者则可以作为磨削完成的标志。
即便是在刀具与砂轮“紧密接触”的过程中，声波频率的变化也能反映出刀具与砂轮之间的抗力，将这“信息”反馈给机床控制器，调整伺服的进给速度，使磨削在相对“恒定”的抗力下完成，对于提高磨削效率，延长机床寿命具有很大的意义。
三．“对刀磨法”在精磨上的应用金刚石精磨的主要任务是：准确而稳定地控制磨削的最终尺寸精度。
金刚石刀具标准
金刚石刀具标准金刚石刀具的标准主要包括对其物理性能、制造工艺、几何参数、使用性能等方面的详细规定。
以下是一些关于金刚石刀具标准的信息：1.物理性能标准：硬度：金刚石刀具的硬度极高，约为HV10000（维氏硬度）。
导热性：PCD（聚晶金刚石）刀具的导热系数非常高，约700W/mK，有利于散热和延长刀具使用寿命。
热膨胀系数：PCD的热膨胀系数远低于硬质合金，使得在高温加工条件下仍能保持良好的尺寸稳定性，有助于提高加工精度。
2.制造工艺标准：金刚石颗粒大小：根据用途和精度要求，金刚石刀具的金刚石颗粒度可分为粗粒度、中粒度和细粒度三个级别，分别对应不同的加工应用和切削性能。
结合剂成分与含量：金刚石刀具性能受到金刚石晶粒与结合剂（如钴）含量的影响，标准会规定合适的配方比例以保证刀具的强度和耐磨性。
3.几何参数标准：刀具的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等几何参数都有严格的公差范围，以满足不同材料和加工方式的需求。
4.使用性能标准：刀具寿命：金刚石刀具因其优异的耐磨性和耐热性，其寿命普遍远高于硬质合金刀具，具体标准可能涉及到连续切削长度或切削次数等指标。
加工精度：根据国家或行业标准，金刚石刀具在使用过程中应能达到规定的加工精度和表面粗糙度要求。
5.国内标准：国内对于金刚石刀具的质量和生产有专门的国家标准，例如提到的“燕矶标准”是中国国家金刚石刀具生产标准的一部分，由国家和地方技术监督部门联合制定，以确保产品质量和一致性。
要了解具体的金刚石刀具标准，可以查阅相关国家标准，如GB/T系列标准，以及行业标准等官方发布的详细文档。
此外，国际上也有一些ISO标准对金刚石刀具的生产和检测进行了规定。
如何正确选用金刚石刀具材料
金刚石材料的刀具目前被广泛应用于生产制造中。
本文介绍了近十几年来正在迅速发展的金刚石切削刀具材料的性能、品种，幷针对不同类的金刚石材料刀具的性能优劣，作出了选用建议。
金刚石是碳的同素异形体，是目前已知的最硬物质，其显微硬度可达10,000HV，同时也是目前硬度最高的刀具材料。
在合适的加工条件下，金刚石刀具相比高速钢、硬质合金、陶瓷和聚晶立方氮化硼刀具的使用寿命更长。
用它加工铜、铝等有色金属和非金属耐磨材料时的切削速度比硬质合金刀具高出一个数量级(例如铣削铝合金的切削速度为3000~4000m/min，高的甚至可达7500m/min)，使用寿命是硬质合金刀具的几十甚至几百倍。
金刚石刀具过去主要用于精加工，近十几年来通过改进生产工艺，控制原料纯度和晶粒尺寸，采用复合材料和热压工艺等，其脆性有了重大改进，韧性提高，使用可靠性显着改善，已经可以作为常规刀具在生产中应用，对提高工效、保证产品质量起着重要作用。
金刚石刀具材料的性能优劣金刚石的硬度和耐磨性极高、切削刃非常锋利、刃部粗糙度值小、摩擦因数低、抗粘结性好、热导率高、切削时不易粘刀及产生积屑瘤、加工表面质量好。
在加工有色金属时，表面粗糙度值可达R0.10∼0.05μ m，加工精度可达IT5(孔IT6)级以上，能有效地加工非铁金属材料和非金属材料，如铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、未烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料、塑料、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨木材(尤其是实心木和胶合板、MDF等复合材料) 。
金刚石的缺点是韧性差，热稳定性低，与铁族元素接触时有化学反应(4C+3Fe →Fe3C4)，在700~800℃时将碳化(即石墨化)，一般不适用於加工钢铁材料。
用它切削镍基合金时，同样也会迅速磨损。
所以通常不推荐金刚石刀具加工高熔点金属及合金。
此外，金刚石刀具刃磨困难，价格昂贵。
表1中列出了金刚石刀具与硬质合金刀具二者性能的比较。
金刚石刀具材料的品种分类金刚石刀具材料分为单晶金刚石(有天然和人造两种，天然单晶金刚石价格昂贵，部分被人造单晶金刚石替代)、人造聚晶金刚石(PCD)和人造聚晶金刚石与硬质合金复合刀片(PCD/CC)以及CVD金刚石。
24金刚石刀具解析
❖ 金刚石晶体（111）晶面硬度和耐磨性最高
金刚石的解理现象
❖ 由固体物理学理论知，原子密度较大的晶面 之间的距离也较大，面间原子结合力弱，受 力时可沿平行该面方向平整的劈开，该现象 称为解理现象。
❖ 金刚石晶体可沿解理面 (111)平整的劈开两半
❖ 研究表明金刚石的破 损磨损主要形式是微 观解理。
3.金刚石各晶面的好磨难磨方向 ❖ 不同晶面耐磨性不同，且同一晶面上不同方向耐
磨性亦有很大差别。金刚石的耐磨性可用它的相对 磨削率来表示。
110
100 111
❖ 在高磨削率方向，(100):(111):(110)=5.8:1:12.8 对金刚石研磨时，各晶面均有 “好磨”和“难磨”方向
2.4金刚石刀具解析
单晶金刚石
❖ 天然单晶金刚石具有优异的特性，虽然价格较贵 但被公认为理想的、无法代替的超精切刀具材料
❖ 人造金刚石1954年美研 制成功，细颗粒(制砂 轮)→聚晶金刚石→大 颗粒单晶金刚石。
❖ 大颗粒人造单晶金刚石 是在超高压(500MPa) 高温(1300℃)下由子晶 生长而成。
111晶面的激光衍射图像 110晶面的激光衍射图像
金刚石的三个重要晶面
❖（100）晶面:正方形，三个面，三根四次对称轴； （111）晶面:三角形，八个面，四根三次对称轴； （110）晶面: 菱形，六个面，六根二次对称轴
金刚石晶体的面网及原子排列形式
❖ 晶体内部分布有原子的面叫作晶面，也称面网 面网上原子排列形式、原子排列密度及面网间的 距离不同将造成晶体的不同晶向性能差异甚大。
金刚石刀具切削部分的几何形状
金刚石刀具的独有特征
金刚石刀具的独有特征
金刚石刀具现在已经是被业内公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。
那么金刚石的什么特征让“它”得到这么多“荣誉”呢？今天就给大家讲下金刚石刀具的特有特征: 1金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性：金刚石是自然界已经发现的最硬的物质；
2金刚石刀具具有很低的摩擦系数：摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力；
3金刚石刀具切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利；
4金刚石刀具具有很高的导热性能：金刚石的导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，刀具切削部分温度低。
刚石刀具现在已经是被业内公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。
那么金刚石的什么特征让“它”得到这么多“荣誉”呢？今天就给大家讲下金刚石刀具的特有特征:
1金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性：金刚石是自然界已经发现的最硬的物质；
2金刚石刀具具有很低的摩擦系数：摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力；
3金刚石刀具切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利；
4金刚石刀具具有很高的导热性能：金刚石的导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，刀具切削部分温度低。
5金刚石刀具具有较低的热膨胀系数：金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，由切削热引起的刀具尺寸的变化很小。
以上几点金刚石刀具所具有的特有特征，使的“他”成为业内“宠儿”，并且在很多很行都可以看到金刚石刀具的“身影”。
5金刚石刀具具有较低的热膨胀系数：金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，由切削热引起的刀具尺寸的变化很小。
以上几点金刚石刀具所具有的特有特征，使的“他”成为业内“宠儿”，并且在很多很行都可以看到金刚石刀具的“身影”。
超硬刀具金刚石刀具介绍
超硬刀具金刚石刀具介绍PCD聚晶金刚石刀具;CVD金刚石膜刀具(物理涂层)PVD物理涂层金刚石刀具PCBN聚晶立方氮化硼刀具;一、概述超硬刀具材料是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。
包括：单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石等。
超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。
许多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而起，故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要手段。
随着科技的进步，制造业的高速发展，CNC 加工技术的迅猛发展以及数控机床的普遍使用，超硬刀具的生产及应用也越来越广泛。
PCD和PCBN刀具已广泛应用于机械加工的各个行业，如汽车零部件的切削加工，强化木地板的加工等，极大地促进了切削加工及先进制造技术的飞速发展。
二、切削材料及超硬材料发展史3、金刚石、超硬材料的特性与作用众所周知，金刚石材料的成分是碳，金刚石与铁系有亲和力，切削过程中，金刚石的导热性优越，散热快，但是要注意切削热不宜高于700度，否则会发生石墨化现象，工具会很快磨损。
因为金刚石在高温下和W、Ta、Ti、Zr、Fe、Ni、Co、Mn、Cr、Pt等会发生反应，与黑色金属(铁碳合金)在加工中会发生化学磨损，所以，金刚石不能用于加工黑色金属只能用在有色金属和非金属材料上，而CBN即使在1000oC的高温下，切削黑色金属也完全能胜任。
已成为未来难加工材料的主要切削工具材料。
一般超硬材料指的是人造金刚石、人造CBN。
这两种材料的同时存在，起到了互补的作用、可以覆盖当前与今后发展的各种新型材料的加工，对整个切削加工领域极为有利。
1．PCD金刚石烧结体（PCD）的出现，在许多方面代替了天然单晶金刚石。
PCD与天然金刚石比较，价格便宜，且刃磨远比天然金刚石方便，所以其应用、推广特别迅速。
金刚石砂轮划片刀“软刀”与“硬刀”的区别及持点
金刚石砂轮划片刀“软刀”与“硬刀”的区别及持点标签: 软刀硬刀划片刀金刚石砂轮片2021-03-04 20:31在电子工业领域常常需要对一些硬脆非金属材质进行开槽或切割加工，在进行开槽或切割加工时通常所用的工具为薄型金刚石砂轮片。
在长期利用薄型金刚石砂轮片的进程中，人们为了便于区分不同的砂轮片，习惯将薄型金刚石砂轮片分为“软刀”和“硬刀”。
下面就二种刀的区别及特点简要叙述。
“软刀”和“硬刀”的区别如下：一、砂轮片外形的区别一般将圆环薄片状的砂轮片称为“软刀”，而将砂轮片与铝合金刀架组合成为一体的砂轮片称为“硬刀”(如图1和图2)；图1图2二、砂轮片材质的区别砂轮片材质主要由金刚石磨料和结合剂组成。
而“软刀”的磨料结合剂一般为金属镍合金或金属铜合金以及树脂结合剂三类，而“硬刀”的磨料结合剂一般只有金属镍合金；3、砂轮片制造时成型工艺的区别在制造“软刀”时其成型方法一般有电铸成型、粉末压制烧结或粉末压制加温固化成型等，而“硬刀”一般均采用电铸成型的方法；4、使用方法的区别“软刀”在使用时必须要定位固定在一个专用刀盘（或称法兰盘）上(如图3)，然后再安装到专用切割机上，而“硬刀”在使用时不需要刀盘可以直接安装到专用切割机上。
图3“软刀”和“硬刀”的不同特点如下：一、刀的精度和性能“软刀”在使用时的精度，除了刀在出厂时要求符合标准外，在使用时其精度还要依赖刀盘的精度，而“硬刀”可以直接装机使用不存在类似问题。
但如安装“软刀”的刀盘符合标准要求，二种刀在使用时的精度及性能是一样的；2、刀使用时的方便性“硬刀”可以直接安装到切割设备上，而且硬刀的刃口在出厂前已修磨好，所以新的刀只要进行预切割就可以够进行正常利用，超级方便；“软刀”由于先要固定在刀盘上再安装到切割设备上，而且“软刀”在出厂前不能先将刃口修磨好，所以“软刀”在切割之前先要进行刃口的修磨，使刃口的锋利符合切割要求后才能正式使用。
所以“软刀”在使用时没有“硬刀”方便，而且对员工操作技能的要求也相对“硬刀”要高一些；3、刀的应用范围“硬刀”其磨料的粘合剂只有一种，而“软刀”的粘合剂有多种，所以“软刀”可以针对不同材料而选择不同粘合剂的刀进行切割，因此“软刀”比“硬刀”的应用范围更大；4、用刀成本由于“软刀”的销售价格比“硬刀”便宜很多（针对“核力”牌砂轮片），所以“软刀”的用刀成本较低；另外“软刀”当外圆磨损或外圆一圈打掉后可更换小刀盘后继续使用，一般一片刀片可用三种直径（大、中、小）的刀盘来使用，非常经济；而“硬刀”当刀刃磨损或打掉后，虽然也可以进行刃口再生，但再生一定要在制造厂进行，自己一般没有这个技术，而且再生需要必然的本钱费用，所以一般利用单位都不进行刃口再生，只作一次性利用，浪费较大。
刀具材料
5 刀具材料因为在金属切削加工中, 刀具切削部分起主要作用 , 所以刀具材料一般指刀具切削部分材料。
刀具材料决定了刀具的切削性能, 直接影响加工效率、刀具耐用度和加工成本。
刀具材料的合理选择是切削加工工艺的一项重要内容。
2.5.1 刀具材料的基本要求金属加工时, 刀具受到很大切削压力、摩擦力和冲击力 , 产生很高的切削温度。
在这种高温、高压和剧烈的摩擦环境下工作, 刀具材料需满足一些基本要求。
(1) 高硬度刀具是从工件上去除材料 , 所以刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。
刀具材料最低硬度应在 60HRC 以上。
对于碳素工具钢材料 , 在室温条件下硬度应在62HRC 以上 ; 高速钢硬度为 63-- 70 HRC; 硬质合金刀具硬度为 89--93HRC 。
(2) 高强度与强韧性刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击力 , 如车削 45 钢 , 在背吃刀量ap=4mm 、进给量 f=0.5mm/r 的条件下 , 刀片所承受的切削力达到 4000N, 可见刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性。
一般刀具材料的韧性用冲击韧度 aK 表示 , 反映刀具材料抗脆性和崩刃能力。
(3) 较强的耐磨性和耐热性刀具耐磨性是指刀具抵抗磨损的能力。
一般刀具硬度越高 , 耐磨性越好。
刀具金相组织中硬质点 ( 如碳化物、氮化物等 ) 越多、颗粒越小、分布越均匀 , 则刀具耐磨性越好。
刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志 , 通常用高温下保持高硬度的性能来衡量 , 也称热硬性。
刀具材料高温硬度越高 , 则耐热性越好 , 在高温时抗塑性变形能力、抗磨损能力越强。
(4) 优良导热性刀具导热性好 , 表示切削产生的热量容易传导出去, 降低了刀具切削部分温度, 减少刀具磨损。
另外, 刀具材料导热性好, 其抗耐热冲击和抗热裂纹性能也强。
(5) 良好的工艺性与经济性刀具不但要有良好的切削性能 , 本身还应该易于制造 , 这要求刀具材料有较好的工艺性 ,如锻造、热处理、焊接、磨削、高温塑性变形等功能。
金刚石刀片评语
金刚石刀片评语
金刚石刀片评语如下：
金刚石刀貝的优点
1极高的硬度和耐磨性可用于切削硬质合金、陶瓷等高硬度、高耐磨性材料。
2很好的导热性和很低的热膨胀系数因而切削温度低,工件和刀具的热变形小,加工精度高。
3刀具的切削刃很锋利,刃面的粗糙度值很小可进行微量切削和镜面切削。
4摩擦因数低于其他刀具材料可减小切削变形、切削力和积屑瘤的产生,从而提高加工精度和减小表面粗糙度值。
金刚石刀具的主要缺点及适用范围
1耐热性差、强度低、脆性大对冲击、振动敏感,因而对机床的精度、刚度要求较高。
一般只适宜用于精加工。
2金刚石与铁和碳原子的亲和性强易使其丧失切削能力,故不宜用于加工铁族材料。
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金刚石刀具与超硬刀具的区别及优缺点
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金刚石刀具优缺点
超硬刀具的优缺点
超硬材料具有优异的机械性能、物理性能和其他性能，其中有些性能很适合于刀具。
具有很高的硬度
天然金刚石的硬度达10000HV；CBN的硬度达7500HV。
与其他硬物质相比，SiC硬
度为3000～3500HV，A12O3为2700HV，TiC为2900～3200HV，WC为2000HV，
Si3N4为2700～3200HV；作为刀具材料用的硬质合金，其硬度仅为1100～1800HV。
具有很好的导热性
天然金刚石的热导率达2000W/m-1*K-1，CBN的热导率达1300W/m-1/K-1。
紫铜
的导热性很好，其热导率仅为393W/m-1*K-1；纯铝为226W/m-1*K-1，故金刚石与CBN
的热导率分别是紫铜的5倍和3.5倍，是纯铝的8倍和5倍。
硬质合金的热导率仅为35～
75W/m-1*K-1。
具有很高的杨氏模量
天然金刚石的杨氏模量达1000GPa，CBN的杨氏模量在720GPa。
而SiC、Al2O3、
WC、TiC的杨氏模量仅分别为390、350、650、330GPa。
物质的杨氏模量大就是刚性好。
具有很小的热膨胀
天然金刚石的线膨胀系数为1×10-6/K，CBN的线膨胀系数为(2.1～2.3)×10-6/K。
而硬质合金的线膨胀系数为(5～7)×10-6/K。
具有较小的密度
天然金刚石的密度为3.52g/cm3，CBN的密度为3.48g/cm3。
与Al2O3、Si3N4的密度接近。
具有较低的断裂韧性
天然金刚石的断裂韧性为3.4MPa/m0.5,CBN与之接近。
陶瓷刀具材料的断裂韧性在各种刀具材料中是属于较低者，然尚能达7～9MPa?m0.5。
故金刚石与CBN性脆，是其弱点。
化学性质
CBN热稳定性好，在大气中达1300～1500℃不分解。
对铁族元素呈惰性；在酸中不受渗蚀，在碱中约300℃时即受浸蚀；与过热的水蒸汽也能起作用。
金刚石在常温下化学性质稳定；在氧气中约660℃开始石墨化，铁族元素特别是铁元素能催进石墨化；在酸、碱中都不受浸蚀。
电学性质
纯净的不含杂质的金刚石是绝缘体，室温下电阻率在1016Ω?cm以上。
只有掺人了其他元素后，才显出半导体特性。
同Si、Ce、As等半导体材料相比，金刚石具有非常宽的禁带，小的介电常数，高的载电子迁移率，大的电击穿强度，说明金刚石是一种性能优良的宽
禁带高温(>500℃)半导体材料。
天然金刚石无磁性；人造金刚石中若含有Ni、Co、Fe等触媒杂质，则具有磁性，杂质越多，磁性越强。
光学性质
金刚石具有很高的折射率和强的散光性，还具有优良的透光性能，能透过很宽的波段。
某些金刚石在紫外区、可见区直至远红外区的大部波段(O.22～2.5μm)都是透明的。
以上超硬材料所具备的优异或特异的性能和性质，决定了它们有着广阔用途。
与天然金刚石(ND)相比，人造聚晶金刚石(PCD)的硬度、杨氏模量和热导率稍低，断裂韧性、热膨胀率稍高。
人造CVD金刚石的各种性能则介于ND与PCD之间，更接近于天然金刚石。
例如，天然金刚石的硬度达10000HV，PCD约为8000HV，CVD金刚石可达9000HV。
超硬刀具与金刚石的区别
超硬刀具是现代工程材料的加工在硬度方面提出的更高要求而应运而生，20世纪的后40年中有了较大的发展。
超硬材料的及其形成硬度的规律与其他刀具材料不同，是非金属的硼化物，晶体结构为面心立方体；而由碳元素转化而成，其晶体结构与立方氮化硼相似。
它们的硬度大大高于其他物质。
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