金剛石刀具的性能及其應(yīng)用與研究

金剛石刀具性能及其應(yīng)用與研究金剛石分類金剛石性能與應(yīng)用金剛石動力學(xué)特征金剛石刀具的性能及其應(yīng)用與研究第1頁引言：金剛石為單一碳原子結(jié)晶體，其晶體結(jié)構(gòu)屬于軸面心立方晶體，是當(dāng)前最硬物質(zhì)。金剛石是一個含有超硬、耐磨、傳熱導(dǎo)、半導(dǎo)體及透遠等優(yōu)異物理性能，素有“硬度之王”美稱。而且金剛石還含有較低摩擦系數(shù)、高彈性模量、低熱膨脹系數(shù)，以及與鐵金屬協(xié)力小等優(yōu)點。能夠用于非金屬硬脆材料如石墨、高耐磨材料、復(fù)合材料、高硅鋁合金及其它韌性有色金屬材料精密加工。金剛石刀具主要有三大類，1、天然單晶金剛石材料；2、人造聚晶金剛石；3、金剛石燒結(jié)體。且不一樣類型刀具性能差異顯著。金剛石刀具的性能及其應(yīng)用與研究第2頁

金剛石主要包含天然金剛石刀具、人造金剛石刀具、聚晶金剛石刀具。

金剛石分類

金剛石刀具的性能及其應(yīng)用與研究第3頁【人造聚晶金剛石】人造金剛石是經(jīng)過合金觸媒作用，在高溫高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成。人造聚晶金剛石是將人造金剛石微晶在高溫高壓下再結(jié)晶而成，可制成所需要形狀和尺寸，鑲嵌在刀桿上使用。人造聚晶金剛石抗沖擊強度較高，可選取較大切削用量。且其結(jié)晶界面無固定方向，故可自由刃磨。人造聚晶金剛石刀具整體燒結(jié)成銑刀，用于切削加工。聚晶金剛石晶粒成無序排列狀態(tài)，屬各向同性，硬度均勻。刀具含有高硬度、高導(dǎo)熱性、低熱脹系數(shù)、高彈性模量和低摩擦系數(shù)，刀刃非常尖銳等特點。

金剛石刀具的性能及其應(yīng)用與研究第4頁【天然金剛石】天然金剛石主要用于非鐵材料及非金屬精密加工。單晶金剛石結(jié)晶界面有一定方向，不一樣晶面上硬度與耐磨性有較大差異，刃磨時需要選定某一平面。用SCD刀具配合精密車床進行精密和超精密加工，可取得鏡面表面?！窘饎偸療Y(jié)體】金剛石燒結(jié)體是在硬度合金基礎(chǔ)上燒結(jié)一層約0.5mm厚聚晶金剛石。金剛石燒結(jié)體強度很好，允許切削斷面較大，也能間斷切削，可屢次重磨使用。金剛石刀具的性能及其應(yīng)用與研究第5頁金剛石礦物晶體結(jié)構(gòu)屬等軸晶系同極鍵四面體型結(jié)構(gòu)，碳原子間連接件sp3雜化共價鍵，含有很強結(jié)協(xié)力、穩(wěn)定性和方向性。而且碳原子位于四面體角頂及中心，含有高度對稱性。金剛石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，含有耐酸性和耐堿性且金剛石還含有非磁性、不良導(dǎo)電性、親油疏水性和摩擦生電性等。天然金剛石刀具當(dāng)前主要用于紫銅和銅合金及金、銀等珍貴有色金屬，以及特殊零件超精密鏡面加工，比如多面鏡、光學(xué)平面鏡和錄像機磁盤等。但其刀具尤其昂貴。PCD（聚晶金剛石）性能取決于金剛石晶粒及鈷含量，刀具壽命是硬質(zhì)合金10～500倍。人造聚晶金剛石刀具主要用于車削加工各種有色金屬如鋁、銅、鎂及其合金、硬質(zhì)合金及耐磨性纖維增塑材料、金屬基復(fù)合材料、木材等非金屬材料。金剛石性能與應(yīng)用金剛石刀具的性能及其應(yīng)用與研究第6頁金剛石刀具在工具磨床加工運行狀態(tài)下，其模態(tài)頻率基本沒有改變；不論是刀具還是夾具，加工工作狀態(tài)下，x向振動大于z向振動；對于金剛石刀具，結(jié)構(gòu)一節(jié)頻率為176.974Hz，表現(xiàn)為夾具和金剛石刀具上下振動。金剛石動力學(xué)特征金剛石刀具的性能及其應(yīng)用與研究第7頁總結(jié)：從金剛石特征上可看出，金剛石刀具在切削方面利用范圍非常廣，不過因為金剛石價格非常昂貴，金剛石刀具應(yīng)用不是尤其普遍。所以，從當(dāng)前來看，應(yīng)對人造金剛石合成進行深一步研究，合