PCD刀具的应用与发展（二）

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　　铝金属基复合材料是通过在铝合金基体中添加陶瓷纤维(或微粉)制成，它可看作是过共晶态铝合金材料的进一步发展。通过添加增强纤维，可在保持铝合金原有良好性能的同时显著改善复合材料的机械物理性能。铝金属基复合材料具有强度高、重量轻、热稳定性和热传导性好的优点，但反过来看，材料获得的优良耐磨性是以其可加工性恶化为代价的。

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　　PCD刀具的正确使用

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　　切削加工铝合金材料时，硬质合金刀具的磨损寿命仅为PCD刀具的5%左右，且硬质合金刀具的粗加工切削速度约为120m/min，而PCD刀具即使在粗加工高硅铝合金时其切削速度也可达到约360m/min。刀具制造商推荐采用细颗粒(或中等颗粒)PCD牌号加工无硅和低硅铝合金材料，采用粗颗粒PCD牌号加工高硅铝合金材料。如铣削加工的工件表面光洁度达不到要求，可采用晶粒尺寸较小的修光刀片对工件表面进行修光加工，以获得满意的表面光洁度。

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　　PCD刀具的正确应用是获得满意加工效果的前提。虽然刀具失效的具体原因各不相同，但通常是由于使用对象或使用方法不正确所致。用户在订购PCD刀具时，应正确把握刀具的适用范围。例如，用PCD刀具加工黑色金属工件(如不锈钢)时，由于金刚石极易与钢中的碳元素发生化学反应，将导致PCD刀具迅速磨损，因此加工淬硬钢的正确选择应该是PCBN刀具。一般来说，为了减小切削力，防止产生积屑瘤，PCD刀具应采用正切削角。但在加工高硅铝合金时(尤其在用PCD刀具替代硬质合金刀具进行加工时)，PCD刀具的后角最好比原硬质合金刀具采用的后角(如25°)略微减小，以改善PCD刀具切削刃对高硅铝合金的切削性能。PCD刀具的正前角也不宜过大，因为刀具前角越大，其切削刃强度越低，换句话说，PCD刀具的后角越小，切削刃的强度越高。为了在保证刀具为正切削角的前提下尽可能提高切削刃强度，美国Mastertech Diamond Products公司将具有负前角的CNMX刀片焊接在PCD刀具刀尖部位并形成正切削角，这样，刀片的负前角既提供了较高的切削刃强度，又不会影响刀具的正常切削。制备PCD刀具切削刃时，不需对金刚石刀尖作过多工艺处理，对于PCD铣刀，可对切削刃进行轻微刃磨，此外，使切削刃产生一定的轴向倾角也有助于提高PCD刀具的切削性能。

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　　PCD刀片的成功应用不仅仅取决于合理选用刀具几何参数和切削参数(如PCD车刀常用的进给率范围为0.13mm/r(精车)～0.38mm/r(粗车))，有时还需要刀具供应商对刀具使用中遇到的问题提供解决方案。例如，某大型汽车零件加工车间采用J&M金刚石工具公司提供的PCD刀片进行铣槽加工，原来每片PCD金刚石刀片可加工1500个零件，但加工产生的切屑会损伤零件表面，为此，J&M公司提出用EDM(放电加工)工艺在金刚石刀片顶部加工一条径向断屑槽的解决方案，并专门定制了50片刀片，从而有效解决了这一问题。现在每片PCD刀片加工的零件数已由1500件提高到4300件。

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　　机床刚性与切削速度

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　　虽然金刚石具有极高的硬度，但其韧性不如硬质合金，更大大低于高速钢，因此PCD刀具的主要失效形式为崩刃。崩刃通常由加工中的振动引起，减小刀具悬伸量或主轴长度、提高机床本身的刚性均有助于减小振动。高刚性的加工机床是使用PCD刀具的必备条件，大多数加工车间都是在先进的CNC数控机床上切削加工高硅铝合金和铝金属基复合材料。

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　　较高的切削速度也可起到保护PCD刀具切削刃的目的。用PCD刀具进行车削加工时，采用的切削速度应比用硬质合金刀具加工提高2～3倍，否则难以获得满意的加工效果。

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　　大多数切削加工所用的PCD刀具都是在硬质合金刀体上焊接一片PCD刀尖制成，因此焊接部位的整体性对于PCD刀具的加工寿命起着至关重要的作用。过高的切削温度可能引起焊料软化，造成PCD刀尖脱落；过大的切削深度(超过PCD刀尖长度的60%)也可能对焊接部位造成冲击和破坏。如果焊接部位的整体性出现问题，可通过降低切削速度和(或)减小切削深度来降低PCD刀尖处的温度。

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