第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點
1、定義
PCD金剛石刀具即人造聚晶金剛石刀具。
人造聚晶金剛石(PCD)是在高溫高壓下將金剛石微粉加溶劑聚合而成的多晶體材料。一般情況下制成以硬質(zhì)合金為基體的整體圓形片，稱為聚晶金剛石復(fù)合片。根據(jù)金剛石基體的厚度不同，復(fù)合片有1.6mm、3.2mm、4.8mm等不同規(guī)格。而聚晶金剛石的厚度一般在0.5mm左右。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的PCD直徑已經(jīng)達到19mm，而國外如GE公司最大的復(fù)合片直徑已經(jīng)做到58mm，戴比爾斯公司更達到了74mm。根據(jù)制作刀具的需要可用激光或線切割切成不同尺寸和角度的刀頭，制成車刀、鏜刀、銑刀等。
2、特點
PCD的硬度比天然金剛石低(HV6000左右)，但抗彎強度比天然金剛石高很多。另外，通過調(diào)整金剛石微粉的粒度和濃度，使PCD制品的機械物理性能發(fā)生改變，以適應(yīng)不同材質(zhì)、不同加工環(huán)境的需要，為刀具用戶提供了多種選擇。
PCD刀具比天然金剛石的的抗沖擊和抗震性能高出很多。與硬質(zhì)合金相比，硬度高出3-4倍；耐磨性和壽命高50-100倍；切削速度可提高5-20倍；粗糙度可達到Ra0.05μm。切削效率高、加工精度穩(wěn)定。
PCD同天然金剛石一樣，不適合加工鋼和鑄鐵。這種刀具主要用于加工有色金屬及非金屬材料，如：鋁、銅、鋅、金、銀、鉑及其合金，還有陶瓷、碳纖維、橡膠、塑料等。PCD的另一大功能是加工木材和石材。
3、應(yīng)用
PCD刀具主要應(yīng)用于以下兩方面：
（1）難加工有色金屬材料的加工：用普通刀具加工難加工有色金屬材料時，往往產(chǎn)生刀具易磨損、加工效率低等缺陷，而PCD刀具則可表現(xiàn)出良好的加工性能。如用PCD刀具可有效加工新型發(fā)動機活塞材料——過共晶硅鋁合金（對該材料加工機理的 研究 已取得突破）。
（2）難加工非金屬材料的加工：PCD刀具非常適合對石材、硬質(zhì)碳、碳纖維增強塑料（CFRP）、人造板材等難加工非金屬材料的加工。如華中理工大學(xué)1990年實現(xiàn)了用PCD刀具加工玻璃；目前強化復(fù)合地板及其它木基板材（如MDF）的應(yīng)用日趨廣泛，用PCD刀具加工這些材料可有效避免刀具易磨損等缺陷。
第二節(jié) 行業(yè) 發(fā)展歷程
金剛石作為一種超硬刀具材料應(yīng)用于切削加工已有數(shù)百年歷史。在刀具發(fā)展歷程中，從十九世紀末到二十世紀中期，刀具材料以高速鋼為主要代表；1927年德國首先研制出硬質(zhì)合金刀具材料并獲得廣泛應(yīng)用；二十世紀五十年代，瑞典和美國分別合成出人造金剛石，切削刀具從此步入以超硬材料為代表的時期。二十世紀七十年代，人們利用高壓合成技術(shù)合成了聚晶金剛石（PCD），解決了天然金剛石數(shù)量稀少、價格昂貴的問題，使金剛石刀具的應(yīng)用范圍擴展到航空、航天、汽車、電子、石材等多個領(lǐng)域。
工業(yè)發(fā)達國家對PCD刀具的 研究 開展較早，其應(yīng)用已比較成熟。自1953年在瑞典首次合成人造金剛石以來，對PCD刀具切削性能的 研究 獲得了大量成果，PCD刀具的應(yīng)用范圍及使用量迅速擴大。目前，國際上著名的人造金剛石復(fù)合片生產(chǎn)商主要有英國DeBeers公司、美國GE公司、日本住友電工株式會社等。據(jù)報道，1995年一季度僅日本的PCD刀具產(chǎn)量即達10.7萬把。PCD刀具的應(yīng)用范圍已由初期的車削加工向鉆削、銑削加工擴展。由日本一家組織進行的關(guān)于超硬刀具的調(diào)查表明：人們選用PCD刀具的主要考慮因素是基于PCD刀具加工后的表面精度、尺寸精度及刀具壽命等優(yōu)勢。金剛石復(fù)合片合成技術(shù)也得到了較大發(fā)展，DeBeers公司已推出了直徑74mm、層厚0.3mm的聚晶金剛石復(fù)合片。
PCD刀具的出現(xiàn)及應(yīng)用，設(shè)我國工業(yè)生產(chǎn)迅速邁上新的臺階，尤其是在汽車工業(yè)及航天航空器生產(chǎn)當(dāng)中，PCD刀具在我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展中應(yīng)用效應(yīng)非常良好。目前，國內(nèi)高速機床對PCD刀具的應(yīng)用已經(jīng)逐漸廣泛起來。
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