如何正確選用金剛石刀具材料

　　目前，單晶金剛石、PCD(或PCD/CC)、以及CVD金銑刀剛石均成功用作車刀、鏜刀、鑽頭、鉸刀、銑刀、成形刀和切齒刀具等切削部分的制作材料。

　　金剛石材料的品種必須根據所加工材料的性質和加工要求來選擇，除滿足技術要求外，還應滿足經濟和環保性能的要求。

　　PCD和PCD/C鎢鋼C材料

　　PCD和PCD/CC是生產中最常用的金剛石材料，它不僅適用通常機械加工領域，還廣泛地應用在汽車、摩托車、高速列車、石油、化工、建築、木材加工以及航空航天等工業部門。在汽車和摩托車領域中，PCD和PCD/CC適用於加工發動機鋁合金活塞的裙部、銷孔、汽缸體、變速箱、化油器等耐磨零部件。而這些零部件大多是含矽量較高(Si>12%)的鋁基復合材料，其內高硬度的硬質顆粒(如SiC的硬度高達3000~3500HV)分布在鋁合金基體中，猶如砂輪中的磨粒一樣會對刀具的切削刃起刮磨和衝擊作用，而使切削刃很快磨損。硬質顆粒的硬度越高、顆粒的尺寸越大、顆粒的數量越多，則刀具磨損越快。因此，用傳統的硬質合金刀具很難進行加工，刀具壽命很低或根本無法使用。金剛石是世界上已知的最硬物質，實際使用證明，它是加工鋁基復合材料的最佳刀具材料。

　　用PCD金剛石加工鋁基復合材料，其切削速度可達800~1000m/min，刀具壽命可比硬質合金高幾倍甚至幾十倍，加工表面粗糙度值可達Ra0。025~0。012μm。圖2所示為用PCD刀具鑽加工20%SiCυ的鋁基復合材料螺旋泵殼的應用實例。

　　用PCD(或PCD/CC)刀具加工碳纖維和玻璃纖維增強塑料(FRP)時，切屑成粉狀，切削溫度低，且切削銑刀長度頂針為K類硬質合金刀具的10倍，而磨損卻不到硬質合金刀具的1/3。

　　PCD(或PCD/CC)刀具也適用於加工預燒後的硬質合金和耐磨的非金屬材料，如陶瓷、橡膠、石墨、玻璃和各種耐磨木材等。

　　PCD刀具的性能主要取決於它的應用場合和所涉及的加工過程，但選擇適當的牌號和顆粒尺寸也會對其產生影響。不同品種的PCD刀片，由於其組成成份不同，切削性能有很大的差異，選用時須加以注意。

　　目前PCD刀片不像硬質合金那樣在國際上有統一的分類，各生產廠都有各自的品種與牌號，使用時須參照廠家樣品來選擇。

　　DeBeers生產的PCD刀片有002、010和025幾種，晶粒的平均尺寸分別為2μm(細晶粒)、10μm(中晶粒)和25μm(粗晶粒)。晶粒尺寸越大則磨性越好，刀具壽命越高，但切削刃較粗糙，刃口質量差，難以制成高精度刀具；中晶粒一般作為機械加工的通用牌號；細晶粒刀具的切削刃的刃口鈍圓半徑小，易加工出良好的表面質量。因而目前聚晶的晶粒不斷細化，並已有1μm甚至有0。5μm以下的細晶，需根據粗、精加工等不同工序要求，選用不同大小的晶粒。

開發加工高硬度材料用的CBN立銑刀

　　為了滿足高硬度材料精加工的要求，開發了比硬質合金立銑刀精度更穩定、壽命更長的CBN系列刀具，現將其特性簡介如下。

　　1。CBN聚晶刀具材料的特性

　　CBN聚晶刀具材料的硬度是硬質合金刀具材鎢鋼料的近3倍，並在高硬度材料的精加工中顯示出高穩定性和高精度。CBN聚晶體雖然硬度很高，但容易崩損，因此，要將CBN聚晶體材料用於小規格立銑刀，就必須開發相關的磨削技術，解決崩損問題，並設計出適用於高硬度材料精加工的刀具幾何結構。為此，該通過大量研究，成功開發了能長時間持續高精度加工高硬材料的CBN立銑刀，現在已可提供SSB200、SFB200、SSBL200、SSR200等5種型號的產品。

　　2。新一代CBN球頭立銑刀

　　SSB200型CBN球頭立銑刀用於精銑加工時，感覺與硬質合金立銑刀同樣方便，可以采用硬質合金立銑刀的切削條件(轉速、進給速度、切深等)和刀具路徑，但卻能獲得遠遠超過硬質合金立銑刀的使用壽命，能長時間持續進行高精度銑削加工。SFB200型采用了類似算盤算珠那樣的獨特切削刃形狀，雖然對切削條頂針件和刀具路徑有一定限制，但能獲得比SSB200精度更高的加工表面和更長的刀具壽命。SSBL200型是一種長頸型標准化銑刀，R規格範圍為R0。05～R1，切削部分的有效長度範圍為0。03～10mm，用於深模腔精加工時效果最佳。銑刀以上三種型號球頭立銑刀的R精度可保證在±0。005mm以內，可根據切削加工用途和條件選擇相應的立銑刀。

　　3。SSR200型CBN圓弧刃立銑刀

　　如前所述，CBN聚晶體容易發生崩損。在設計制造SSR200立銑刀時，為了防止刀具崩損，利用自行開發的控制程序，對刀尖實施了負倒棱強化處理，從底刃到外圓刃的倒棱處理是同時進行的，對切削刃部分也進行了同樣的處理，因此不會產生底刃R部分與外圓刃連接不圓滑的缺陷，能確保±0。005mm的R精度，可以勝任高精度銑削加工。

鎢鋼銑刀如何減小徑向跳動

　　在CNC切削加工過程中，造成加工誤差的原因很多，鎢鋼銑刀徑向跳動帶來的誤差是其中的一個重要因素，刀具徑向跳動越大，刀具的加工狀態越不穩定的，越影響加工效果。

　　1、使用鋒利的數控刀具

　　選用較大的鎢鋼刀具前角，使刀具更鋒利，以減小切削力和振動。

　　鎢鋼2、使用強度大的鎢鋼銑刀

　　主要可以通過兩種方式增大刀具的強度。一是可以增加刀杆的直徑在受到相同的徑向切削力的情況下，刀杆直徑增加20%，刀具的徑向跳動量就可以減小50%。二是可以減小刀具的伸出長度，刀具伸出長度越大，加工時刀具變形就越大，加工時處在不斷的變化中，刀具的徑向跳動就會隨之不斷變化，從而導致工件加工表面不光滑同樣，刀具伸出長度銑刀減小20%，刀具的徑向跳動量也會減小50%。

　　鎢鋼銑刀

　　3、數控刀具的前刀面要光滑

　　在加工時，光滑的前刀面可以減小切屑對刀具的摩擦，也可以減小刀具受到的切削力，從而降低刀具的徑向跳動。

　　4、主軸錐孔頂針和夾頭清潔

　　主軸錐孔和夾頭清潔，不能有灰塵和工件加工時產生的殘屑。選用加工鎢鋼銑刀時，盡量采用伸出長度較短的刀具上刀時，力度要合理均勻，不要過大或過小。

　　5、吃刀量選用要合理

　　6、在精加工時使用逆銑

　　由於順銑時，絲杠和螺母之間的間隙位置是變化的，會造成工作台的進給不均勻，從而有衝擊和振動，影響機床、刀具的壽命和工件的加工表面粗糙度；而在使用逆銑時，切削厚度由小變大，刀具的負荷也由小變大，刀具在加工時更加平穩(注意這只是在精加工時使用，在進行粗加工時還是要使用順銑)。

　　7、合理使用切削液。

　　合理使用切削液以冷卻作用為主的水溶液對切削力影響很小。

　　實踐證明，只要保證機床各部分制造、裝配的精確度，選擇合理的工藝、工裝，鎢鋼銑刀的徑向跳動對工件加工精度所產生的影響可以最大程度地減小。