【金刚石刀片】金刚石切割刀片性能特点 金刚石刀片切削参数

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金刚石切割刀片包括基体、刀体，基体沿盘状外缘设有凸楞，凸楞沿圆周均布有若干燕尾槽，在两相邻燕尾凹槽之间设有倒置的燕尾凸楔，在凸楞根部与若干凹槽槽底之间环设有加强筋，刀体是压制烧结的固接于由燕尾凹槽、燕尾凸楔及加强筋构成的凸楞上。

金刚石切割刀片结构特性在于，当刀体压制烧结在凸楞上时，刀体不仅可通过燕尾凹槽具有的反扣功能使刀体固接在基体上，并且利用燕尾凸楔及加强筋两侧与刀体环槽侧壁的结合，加大了刀体与基体固接面，从而实现了刀体与基体间连接的牢固性及使用的可靠性。

金刚石刀片性能方面，其是一种高精度成型修整工具，具备高效率、精度稳定的特点。

金刚石刀片主要应用于集成电路芯片切割磨削、宝玉石水晶工艺品加工、工艺陶瓷光学玻璃加工、医学标本光缆端接加工、汽车橡胶密封条切断、塑料产品含有金属骨架切断以及其他宝贵材料切削加工。

金刚石刀具类型包括天然金刚石、人造聚晶金刚石、人造聚晶金刚石复合片、化学气相沉积涂层金刚石刀具、沉积厚度达100µm的无衬底纯金刚石厚膜以及在刀具基体表面直接上沉积厚度小于30µm的金刚石薄膜涂层。

天然金刚石（ND）刀具特征在于，为天然金刚石拉曼峰谱，具有1332尖锋处显示存在金刚石和波型幅度（FWHM）为102.49999999999999px-1的特征。天然金刚石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（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度Ra为15～50µm。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。

聚晶金刚石（PCD）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。

人造聚晶金刚石复合片（PDC）刀具通过将PCD与硬质合金刀体做成人造聚晶金刚石复合刀片（PDc），其抗弯强度与硬质合金基本一致，硬度接近PCD。复合刀片的刃口锋利性和加工的工件表面质量低于ND。同时其可加工性很差，磨削比小，难以根据刀头的几何形状任意成形。目前利用人造聚晶金刚石复合片只能制备车刀，至今还不能制造带断屑槽的可转位刀片和复杂三维曲面几何形状的铣刀。

CVD金刚石厚膜（TDF）焊接刀具通过将激光切割好CVD金刚石厚膜一次焊接至基体（通常为K类硬质合金）上，形成复合片，然后抛光复合片，二次焊接至刀体上，刃磨成需要的形状和刃口。CVD金刚石厚膜（金刚石膜厚度达30µm）硬度高、耐磨损、摩擦系数小，是制造切削有色金属和非金属材料刀具的理想材料。但由于金刚石焊接过程工艺复杂，CVD金刚石厚膜（TDF）焊接刀具尚未大批量应用。

金刚石涂层刀具通过CVD法直接在硬质合金（K类硬质合金）或陶瓷等基体上沉积一层1～25µm金刚石薄膜，无解理面各向同性。薄膜涂层刀具硬度达9800～10000HV，热导率高，室温下导热系数高达2000W·m-1·K-1，而硬质合金刀具导热系数仅为80～100m-1·K-1。CVD方法金刚石可以涂层到任何复杂形状的刀具上，这是聚晶金刚石无法拥有的最显著的优势。

立方氮化硼（PCBN）刀具是继人工合成金刚石之后出现的第二种无机超硬材料，其硬度略次于金刚石，热稳定性好，耐热性可达到1400~1500度，比金刚石的耐热性（700~800度）几乎高一倍。立方氮化硼（PCBN）刀具主要适合加工各种黑色金属及其合金材料；最适合于各种淬硬钢（碳素工具钢轴承钢模具钢高速钢）珠光体灰口铸铁（钒钛铸铁）冷硬铸铁高温合金（镍基合金钴基合金）及表面喷涂堆焊的加工。具有使用寿命长，减少换刀次数，补偿停机所花的时间，使数控机床和自动化生产线的高效能得到更充分的发挥，可以改变传统的机械加工方式（即淬火前用刀具粗加工和淬火后用砂轮精加工的方法），从而能在一台数控机床进行淬火前淬火后的车削加工（以车代磨），具有很好的经济效益。