2.4金刚石刀具解析

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论述金刚石刀具超精密切削的机理丶条件和应用范围

金刚石刀具超精密切削的机理丶条件和应用范围
金刚石刀具是超精密切削中常用的刀具材料，其切削机理、条件和应用范围如下：
1.切削机理：
⏹金刚石刀具的切削刃非常锋利，在切削过程中能够实现“切入式切削”，
使切削力大大减小。

⏹金刚石的硬度极高，切削时不易被工件材料磨损，能够保持良好的切削刃
形状。

⏹金刚石的传热性能极佳，能够快速地将切削热量传递出去，从而降低切削
温度，减少热损伤。

1.切削条件：
⏹刀具刃口半径：为了实现超精密切削，需要将刀具的刃口半径减小到亚微
米级，以提高切削的精度和表面粗糙度。

⏹切削用量：为了减小切削力和热量，需要选择较小的切削深度和进给速度，
以提高切削效率。

⏹工件材料：金刚石刀具适用于加工各种硬材料，如淬火钢、硬质合金等。

但是，对于一些韧性较大的材料，需要进行预处理或选择其他刀具材料。

1.应用范围：
⏹金刚石刀具广泛应用于超精密切削领域，如光学零件、轴承、硬盘磁头、IC
芯片等高精度、高表面质量的零件加工。

⏹在加工过程中，金刚石刀具还可以用于制作各种微细结构，如微孔、微槽
等。

综上所述，金刚石刀具的超精密切削需要满足一定的条件，并具有广泛的应用范围。

金刚石材料刀具简介

金刚石材料刀具简介可以制成切削刀具的金刚石材料有天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、化学气相沉积法(CVD)金刚石厚膜、人造聚晶金刚石复合片等。

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。

可用于制作眼科和神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜的曲面；可用于切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰的花纹；最重要的用途在于高速超精加工有色金属及其合金。

如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。

用天然金刚石制作的超精加工刀具其刀尖圆弧部分在400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。

表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。

天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为(0.2-0.5)Gpa。

热稳定性差，温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。

温度再高就会碳化。

另外，它与铁的亲和力很强，一般不适于加工钢铁。

2、人造单晶金刚石人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到的目前有戴比尔斯(DE-BEERS)生产的工业级单晶金刚石材料。

这种材料硬度略逊于天然金刚石。

其它性能都与天然金刚石不相上下。

由于经过人工制造，其解理方向和尺寸变得可控和统一。

随着高温高压技术的发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。

由于这种材料有相对较好的一致性和较低的价格，所以受到广泛的注意。

作为替代天然金刚石的新材料，人造单晶金刚石的应用将会有大的发展。

3、人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成的多晶体材料。

一般情况下制成以硬质合金为基体的整体圆形片，称为聚晶金刚石复合片。

根据金刚石基体的厚度不同，复合片有1.6mm、3.2mm、4.8mm等不同规格。

而聚晶金刚石的厚度一般在0.5mm左右。

金刚石刀具刃口的钝化原理

金刚石刀具刃口的钝化原理
金刚石刀具在使用过程中，刃口会因为摩擦、磨碎等原因产生钝化。

钝化是指金刚石刀具刃口表面的结晶体被摩擦或磨碎，使其变得平滑，失去了切割或磨削的锋利度。

钝化主要有以下几个原理：
1. 疲劳磨损：刃口在使用过程中受到不断的摩擦和压力作用，使得金刚石结晶体出现裂纹、磨损等现象，最终导致刃口变钝。

2. 磨粒堆积：在切削或磨削过程中，金刚石刀具表面随着磨粒和被加工材料的摩擦，磨粒会聚集在刃口处，形成一层摩擦层，阻碍了新的磨削过程，导致刃口钝化。

3. 焊接磨损：在高温和高压下，金刚石刀具的刃口可能与被加工材料发生焊接现象，使金刚石结晶体受到严重的热变形和应力，导致刃口钝化。

4. 渗碳作用：金刚石刀具在高温和高压下，被加工材料中的元素可能渗透进入金刚石结晶体内部，与金刚石发生化学反应，改变其晶格结构，使刃口变得钝化。

总之，金刚石刀具刃口钝化是由于摩擦、磨碎、疲劳、热变形等因素的综合作用而导致的。

为了延长金刚石刀具的使用寿命，需要定期对刃口进行磨削、修复和保养。

第2章超精密切削与金刚石刀具详解

一、超精密切削对刀具的要求
• 1）极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量。 • 2）刃口能磨得极其锋锐，刃口半径值极小，能实现超薄切削厚度。 • 3）刀刃无缺陷，切削时刃形将复制在被加工表面上，从而得到超光滑的镜面。 • 4）与工件材料的抗粘性好、化学亲和性小、摩擦系数低，以得到极好的加工表面完整性。 • 不可替代的超精密切削刀具材料：单晶金刚石。
刃口半径为0.6μm、0.3μm
刃口锋锐度对加工表面有一定的影响，相同条件下（背吃刀量、进给量），更锋锐的刀具切出的表面粗糙度更小；速度的影响不是很大。
2.4 刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响
二、刀刃锋锐度对切削变形和切削力的影响
锋锐车刀切削变形系数明显低于较钝的车刀。刀刃锋锐度不同，切削力明显不同。刃口半径增大，切削力增大，即切削变形大。背吃刀量很小时，切削力显著增大。因为背吃刀量很小时，刃口半径造成的附加切削变形已占总切削变形的很大比例，刃口的微小变化将使切削变形产生很大的变化。所以在背吃刀量很小的精切时，应采用刃口半径很小的锋锐金刚石车刀。
2.7 刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构
二、金刚石晶体的性能
• • • • 硬度最高，各向异性，不同晶向的物理性能相差很大。优质天然单晶金刚石：多数为规整的8面体或菱形12面体，少数为6面立方体或其他形状，浅色透明，无杂质、无缺陷。大颗粒人造金刚石在超高压、高温下由子晶生长而成，并且要求很长的晶体生长时间。人造单晶金刚石已用于制造超精密切削的刀具。
2.3 切削参数变化对加工表面质量的影响
一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响
3、修光刃的影响
修光刃长度常取0.05～ 0.20mm。修光刃的长度过长，对加工表面粗糙度影响不大。修光刃有直线和圆弧两种，加工时要精确对刀，使修光刃和进给方向一致。圆弧刃半径一般取2～5mm。

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。

金刚石刀具及超硬刀具的区别及优缺点【全面解析】

金刚石刀具与超硬刀具的区别及优缺点内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.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。

金刚石刀具

金刚石刀具
刀具是一种切削金属或非金属材料的工具，刀具应具有足够的硬度、强度、韧性和耐磨性。

由于金刚石能在长时间内保持锐利，当使用得很仔细而又很恰当使，刃口不易损坏，另外金刚石的线膨胀系数很小，比硬质合金低几倍，因此它不会产生很大的热变形，即由切削热引起的刀具尺寸变化甚微，这对尺寸精度要求很高的精车刀来说是非常重要的。

用金刚石车刀加工时，一次加工就能达到就能达到低粗糙度、高精度，避免了以前为达到这些要求而进行很多复杂费时的工序，从而大大提高了生产率，降低了成本。

金刚石刀具可用来对有色金属及其合金以及非金属材料进行高速精细车削及镗孔。

例如精密切削无氧铜、超硬铝、镁及镁合金等有色金属以及塑料、硬橡胶、石墨等，加工尺寸精度可达到一级几何形状精度3 ~ 5μm，加工表面粗糙度可达0.01 ~ 0.08μm。

金刚石刀具也用来加工预烧后的硬质合金毛坯。

金刚石刀具也存在了一些缺点：
（1）耐热性较低，一般切削温度不能超过700 ~800 ℃；
（2）金刚石强度低，对振动很敏感，只适合于精加工；
（3）一般不适合于加工钢铁材料，因为金刚石和铁有很强的化学亲和力。

近年来，金刚石刀具在加工钢铁材料方面开始取得较好的进展
金刚石刀具种类打字可分为三类
（1）一般车刀，它和普通车刀一样，有外圆、断面、内圆用车刀，做成铣刀还可以进行平面切削；
（2）雕刻用车刀，在切入式切削中可以加工钟表等装饰品；
（3）特殊用车刀，包括完全镜面加工用车刀，辊光用工具等。

金刚石刀具的磨损机理

金刚石刀具的磨损机理引言：由于金刚石材料的高硬度和各向同性使其磨损非常缓慢。

是一种理想的刀具材料。

为了充分发挥PCD刀具的切削性能，世界各国先后投入大量人力物力对PCD刀具进行研究。

1、金刚石刀具的磨损形态金刚石刀具的磨损形态常见于前刀面磨损、后刀面磨损和刃口崩裂。

1、金刚石刀具的磨损机理金刚石刀具的磨损机理比较复杂，可分为宏观磨损与微观磨损。

前者以机械磨损为主，后者以热化学磨损为主。

宏观磨损的基本规律如图，早期磨损迅速，正常磨损十分缓慢。

通过高倍显微镜观察，刃口质量越差及锯齿度越大，早期磨损就越明显。

这是因为金刚石刀刃圆弧采用机械方法研磨时，实际得到的是不规则折线如图，在切削力作用下，单位折线上压力迅速增大，导致刀刃磨损加快。

另一个原因是，当金刚石刀具的刃磨压力过大或刃磨速度过高，及温度超过某一临界值时，金刚石刀具表面就会发生氧化与石墨化，使金刚石刀具表面的硬度降低，形成硬度软化层。

在切削力作用下，软化层迅速磨损。

由此可见，金刚石刀具刃磨质量的高低会严重影响它的使用寿命与尺寸精度的一致性。

当宏观磨损处于正常磨损阶段，金刚石刀具的磨损十分缓慢，实践证明，在金刚石的结晶方向上的磨损更是缓慢。

随着切削时间的延长，刀具仍有几十至几百纳米的磨损，这就是微观磨损。

通过高倍显微镜长期观察以及用光谱与衍射分析后，金刚石刀具的微观磨损原因可能有以下3个：1随着切削时间的不断延长，切削区域能量不断积聚，温度不断升高，当达到热化学反应温度时，就会在刀具表面形成新的变质层。

变质层大多是强度甚差的氧化物与碳化物，不断形成，不断随切屑消失，逐渐形成磨损表面。

2金刚石晶体在切削力特别是承受交变脉冲载荷持续作用下，一个又一个C原子获得足够的能量后从晶格中逸出，造成晶体缺陷，原子间引力减弱，在外力作用下晶格之间发生剪切与剥落，逐渐形成晶格层面的磨损，达到一定数量的晶格层面磨损后就会逐渐形成刀具的磨损表面。

3金刚石刀具在高速切削有色金属及其合金时，在长时间的高温高压作用下，当金刚石晶体与工件的金属晶格达到分子甚至原子之间距离时，引起原子之间相互渗透。

金刚石刀具

金刚石刀具金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点。

可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。

金刚石刀具类型繁多，性能差异显著，不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。

天然金刚石刀具目前主要用于紫铜及铜合金和金、银、铑等贵重有色金属，以及特殊零件的超精密镜面加工，如录相机磁盘、光学平面镜、多面镜和二次曲面镜等。

但其结晶各向异性，刀具价格昂贵。

PCD的性能取决于金刚石晶粒及钴的含量，刀具寿命为硬质合金(WC基体)刀具的10～500倍。

主要用于车削加工各种有色金属如铝、铜、镁及其合金、硬质合金和耐磨性极强的纤维增塑材料、金属基复合材料、木材等非金属材料。

切削加工时切削速度、进给速度和切削深度加工条件取决于工件材料以及硬度。

人造聚晶金刚石复合片(PDC)性能和应用接近PCD刀具，主要用在有色金属、硬质合金、陶瓷、非金属材料(塑料、硬质橡胶、碳棒、木材、水泥制品等)、复合材料等切削加工，逐渐替代硬质合金刀具。

由于金刚石颗粒问有部分残余粘结金属和石墨，其中粘结金属以聚结态或呈叶脉状分布会减低刀具耐磨性和寿命。

此外存在溶媒金属残留量，溶媒金属与金刚石表面直接接触。

降低(PDC)的抗氧化能力和刀具耐热温度，故刀具切削性能不够稳定。

金刚石厚膜刀具制备过程复杂，因金刚石与低熔点金属及其合金之间具有很高的界面能。

金刚石很难被一般的低熔点焊料合金所浸润。

可焊性极差，难以制作复杂几何形状刀具，故TDF焊接刀具不能应用在高速铣削中。

金刚石涂层刀具可以应用于高速加工，原因是除了金刚石涂层刀具具有优良的机械性能外，金刚石涂层工艺能够制备任意复杂形状铣刀，用于高速加工如铝钛合金航空材料和难加工非金属材料如石墨电极等。

显示为纯金刚石。

ND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。

金刚石刀具知识点分析

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。

2.4金刚石刀具解析

4.正确选择金刚石晶体方向
❖ 为了充分发挥金刚石刀具的切削性能和保证加工质量，设计和制造金刚石刀具时须正确选择晶体方向。
❖ 金刚石晶体定向方法有： 1.人工目测定向适于优质规整晶体，方便精度低 2.X射线晶体定向 X光衍射图像精度高价高有害健康 3.激光晶体定向价格低1/10,操作简便足够的精度
❖ 精研是制造金刚石刀具的关键工序，主要考虑提
高研磨质量，使切削刃更锋利。研磨盘小圆周处加细微粉用于精研，采取逆磨，即沿刃口指向刀体内的方向研磨，切削刃承受压应力，得到锋利完好的刃口。
不重磨精密金刚石刀具
❖ 金刚石刀具的制造研磨及用钝重磨，是一项保密性很强，难度很大的技术。国外多数使用厂不自己磨刀，用钝后送回制造厂重磨。
❖ 三个重要晶面的原子排列形式—最小单元
金刚石晶体的面网密度及面网距
❖ 面网的单位面积上的原子数称为面网密度
❖❖ 三(1个00晶)(面11的0)面面网网密的度分之布比是为均:匀的，(111)面网间
距一宽（一1窄00交）替:（看1成10加）厚:（面1网11，）宽=1间:1距.4即14(:11.1)5面4 间距
钎焊法固定较好，钎料配方及工艺处于研究阶段。
金刚石刀具的研磨加工
❖ 粗研一颗单晶金刚石毛坯，要做成精密刀具，先
要晶体定向，确定前后刀面位置，确定需磨去的部分。仔细检查内部有无缺陷。采用高速旋转铸铁盘加金刚石微粉进行粗研磨。费时很长，要研究提高其效率，找准好磨方向，压力9～12N，先用较粗再用细的微粉
金刚石刀具结构及金刚石固定方法
❖ 金刚石刀具结构
常把金刚石固定在小刀头上，小刀头用螺钉压板固定在刀杆上，也有将金刚石直接固定在车刀刀杆上。
❖ 金刚石在刀头上的固定方法

金刚石刀具

金刚石的刀具发展与技术侯文文0840202211摘要：本文主要对金刚石刀具的分类、加工方法、金刚石刀具的发展现状及应用领域作了简单的介绍，对聚晶金刚石刀具的刃磨技术作了详细的研究分析。

1、引言：随着现代加工制造业对高速切削加工的要求不断提高，对于各种难切削复合材料、工程陶瓷材料等，传统的切削加工刀具已不能满足高速切削的需要，而超硬切削刀具是解决以上问题的有效手段，其中，金刚石刀具的应用较为广泛。

金刚石具有极高的硬度、良好的耐磨性和导热性、低摩擦系数和热膨胀系数，在现代切削加工中体现出难以替代的优越性，被誉为当代提高生产率最有希望的刀具材料之一。

目前，金刚石刀具在机械加工中的应用日渐普及，已成为现代材料加工中不可或缺的重要工具。

2、金刚石刀具的基本介绍2.1 天然金刚石(ND)刀具为天然金刚石拉蔓峰谱，具有以下特征：(1)1332尖锋处显示存在金刚石。

(2)波型幅度(FWHM)为4.1cm-1显示为纯金刚石。

ND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。

故采用SCD刀具配合精密车床进行精密和超精密加工，可获得镜面表面。

2.2 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。

五金知识：金刚石刀具材料解析

五金知识：金刚石刀具材料解析来源：五金资讯网关键字：金刚石刀具;材料摘要：可以制成切削刀具金刚石材料有天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、化学气相沉积法(CVD)金刚石厚膜、人造聚晶金刚石复合片等。

可以制成切削刀具金刚石材料有天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、化学气相沉积法(CVD)金刚石厚膜、人造聚晶金刚石复合片等。

1、天然单晶金刚石天然单晶金刚石一种各向异性单晶体。

硬度达HV9000-10000，自然界最硬物质。

这种材料耐磨性极好，制成刀具切削可长时间保持尺寸稳定，故而有很长刀具寿命。

天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。

可用于制作眼科神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜曲面；可用于切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰花纹；最重要用途于高速超精加工有色金属及其合金。

如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。

用天然金刚石制作超精加工刀具其刀尖圆弧部分400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。

表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。

天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为(0.2-0.5)Gpa。

热稳定性差，温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。

温度再高就会碳化。

另外，它与铁亲力很强，一般不适于加工钢铁。

2、人造单晶金刚石人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到目前有戴比尔斯(DE-BEERS)生产工业级单晶金刚石材料。

这种材料硬度略逊于天然金刚石。

其它性能都与天然金刚石不相上下。

由于经过人工制造，其解理方向尺寸变得可控统一。

随着高温高压技术发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。

由于这种材料有相对较好一致性较低价格，所以受到广泛关注。

作为替代天然金刚石新材料，人造单晶金刚石应用将会有大发展。

3、人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石(PCD)高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成多晶体材料。

一般情况下制成以硬质合金为基体整体圆形片，称为聚晶金刚石复合片。

金刚石刀具切削加工课件

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随着金刚石刀具材料的发展和新型切削工艺的应用，金刚石刀具在难加工材料切削加工中的应用将会降低成本和提高经济效益。
金刚石刀具切削加工案例分析
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案例一
要点一
总结词
高效、高精度、高可靠性
要点二
详细描述
金刚石刀具在汽车零件切削加工中表现出高效、高精度和高可靠性的优势。通过优化切削参数和刀具设计，能够实现高效加工，提高生产效率。同时，金刚石刀具具有高硬度和高耐磨性，可保证加工精度和延长刀具使用寿命。此外，金刚石刀具切削过程中产生的热量较少，可减少工件热变形和加工误差。
素有关。
通过合理的选择刀具材料和几何参数，可以降低切削力，提高加
工效率。
金刚石刀具的切削热
金刚石刀具的切削热主要来自于切削刃与工件之间的摩擦和冲击。
切削热会导致刀具温度升高，从而影响刀具的硬度和耐磨性，甚至引起工件变形和产生表面缺陷。
通过使用冷却润滑剂和选择合适的刀具材料和几何参数，可以降低切削热的影响。
特点
硬度高、耐磨性好、热稳定性优异、抗粘结性好、导热性好、化学稳定性好。
金刚石刀具切削加工的应用范围
01
难加工材料
如硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆材料。
02
高精度加工
如超精密切削、微细加工等。
03
高效率加工
如粗加工、重型切削等。
金刚石刀具切削加工的历史与发展
历史
金刚石刀具的发展可以追溯到20世纪初，当时人们开始利用天然金刚石进行手工切削。随着科技的发展，人造金刚石的出现进一步推动了金刚石刀具的发展。
智能化控制
随着人工智能技术的发展，智能化控制技术在金刚石刀具切削加工中得到了广泛应用，通过智能化控制技术，能够对切削过程进行实时监控和调整，从而提高加工精度和效率。

超精金刚石刀具的特点及应用_陈定一

超精金刚石刀具的特点及应用陈定一,孙　楠(深圳中天超硬刀具有限公司,广东深圳518054)摘　要:从金刚石的机械物理特性和金刚石刀具几何构成出发,分析研究了超精金刚石刀具的特点,并以加工实例介绍了金刚石刀具在超精加工微光学结构元件(如菲涅耳镜,衍射镜,三棱镜和微反射阵列等)时的成功应用。

关键词:超精加工;超精金刚石刀具;微光结构;表面粗糙度;波纹度中图分类号:TG71;TG51 文献标志码:B 超精密加工技术是尖端技术产品发展不可缺少的关键手段,不仅广泛地应用于国防军事领域,如航空和航天的遥感遥测、精确制导、夜视、热成像瞄准系统、高能激光武器等。

同样,也大量地应用于高端民用领域,如大型天文望远镜、隐形眼镜、内窥镜、手术刀、生物切片刀等医疗机械、极高像素的数码相机镜头和手机摄像头、高清晰液晶显示器背光板、大规模集成电路的基片等光电子元器件等。

需要超精密加工的零件形状除了简单的平面、内外圆柱面、球面外、还有规则曲面和不规则曲面等。

加工的材料除铝、铜等有色金属外、还有光学玻璃、单晶硅、锗、硫化锌、氟化钙及各种新型复合材料等。

很明显,超精加工技术的进步和发展促进了国防、机械、计算机、电子、光学等技术的进步和发展。

目前阶段,超精加工技术通常是指被加工零件的尺寸精度和廓形精度达到亚微米级,表面粗糙度达到纳米级的加工。

为达此要求,甚至更高,则必须拥有控制加工工具实现极高分辨率和精度的空间轨迹运动和能直接加工出非球面及其它复杂曲面的超精密机床,超精密测量工具和切削工具,此外,对加工环境的振动、洁净度、湿度、温度等都须严格地控制,如温度控制到±0.1～±0.01℃等。

由此可见,实现超精加工,已不是某个单一技术所能完成的,而是需要多种技术的综合应用才能实现,是衡量一个国家制造技术水平的重要标志。

1　常用的超精加工方法及其应用1.1　超精磨削,研磨和抛光加工中由于每次研磨、抛光加工去除量很小,且不易确定,需随时测量和反复多次进行逐步逼近尺寸精度和表面质量要求,因此,加工周期长,成本高,只适合廓形简单和少量硬脆材料的加工,如哈勃望远镜(Υ2.4m)。

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。

金刚石刀具知识点分析

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。

各种刀具功料的主夏物理力学性能常用的刀具材料一、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・C〜300°C。

2.合金工具钢1868年，英国的穆舍特制成含铸的合金工具钢。

在碳素工具钢中加入适当的元素洛(Cr)、硅常用的合金工具钢有9CrSi, CrWMn等(Si)、猛(Mn)、锐(V)、鸨(W)等炼成的。

耐热温度：325C〜400°C。

主要用于制造细长的或截而积大、刃形复杂的刀具。

二，高速钢高速钢是一种富含鸽(W)、洛(Cr)、铝(Mo)、帆(V)等元素的髙合金工具钢。

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：50(TC~650°C。

髙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倍帮用高速钢的种类.料号及主夏性能1.普通高速钢(HSS)2.鸽系髙速钢：W18Cr4V (W18)3.具有较好的综合性能，可制造复杂刃型的刀具。

但由于鸽是稀有金属，现在很少使用。

4.鸽钳系高速钢：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。

又因为铝的存在，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髙速钢中增加一些碳、锐及添加钻（Co）、铝等元素的新钢种。

钻髙速钢：W2Mo9Cr4VCo8 （M42）一种含钻的超硬高速钢，常温硬度67HRC-69HRC,具有良好的综合性能。