金刚石刀具的性能及其应用与研究

金刚石刀具性能及其应用与研究金刚石分类金刚石性能与应用金刚石动力学特征金刚石刀具的性能及其应用与研究第1页引言：金刚石为单一碳原子结晶体，其晶体结构属于轴面心立方晶体，是当前最硬物质。金刚石是一个含有超硬、耐磨、传热导、半导体及透远等优异物理性能，素有“硬度之王”美称。而且金刚石还含有较低摩擦系数、高弹性模量、低热膨胀系数，以及与铁金属协力小等优点。能够用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料精密加工。金刚石刀具主要有三大类，1、天然单晶金刚石材料；2、人造聚晶金刚石；3、金刚石烧结体。且不一样类型刀具性能差异显著。金刚石刀具的性能及其应用与研究第2页

金刚石主要包含天然金刚石刀具、人造金刚石刀具、聚晶金刚石刀具。

金刚石分类

金刚石刀具的性能及其应用与研究第3页【人造聚晶金刚石】人造金刚石是经过合金触媒作用，在高温高压下由石墨转化而成。人造聚晶金刚石是将人造金刚石微晶在高温高压下再结晶而成，可制成所需要形状和尺寸，镶嵌在刀杆上使用。人造聚晶金刚石抗冲击强度较高，可选取较大切削用量。且其结晶界面无固定方向，故可自由刃磨。人造聚晶金刚石刀具整体烧结成铣刀，用于切削加工。聚晶金刚石晶粒成无序排列状态，属各向同性，硬度均匀。刀具含有高硬度、高导热性、低热胀系数、高弹性模量和低摩擦系数，刀刃非常尖锐等特点。

金刚石刀具的性能及其应用与研究第4页【天然金刚石】天然金刚石主要用于非铁材料及非金属精密加工。单晶金刚石结晶界面有一定方向，不一样晶面上硬度与耐磨性有较大差异，刃磨时需要选定某一平面。用SCD刀具配合精密车床进行精密和超精密加工，可取得镜面表面。【金刚石烧结体】金刚石烧结体是在硬度合金基础上烧结一层约0.5mm厚聚晶金刚石。金刚石烧结体强度很好，允许切削断面较大，也能间断切削，可屡次重磨使用。金刚石刀具的性能及其应用与研究第5页金刚石矿物晶体结构属等轴晶系同极键四面体型结构，碳原子间连接件sp3杂化共价键，含有很强结协力、稳定性和方向性。而且碳原子位于四面体角顶及中心，含有高度对称性。金刚石化学性质稳定，含有耐酸性和耐碱性且金刚石还含有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等。天然金刚石刀具当前主要用于紫铜和铜合金及金、银等珍贵有色金属，以及特殊零件超精密镜面加工，比如多面镜、光学平面镜和录像机磁盘等。但其刀具尤其昂贵。PCD（聚晶金刚石）性能取决于金刚石晶粒及钴含量，刀具寿命是硬质合金10～500倍。人造聚晶金刚石刀具主要用于车削加工各种有色金属如铝、铜、镁及其合金、硬质合金及耐磨性纤维增塑材料、金属基复合材料、木材等非金属材料。金刚石性能与应用金刚石刀具的性能及其应用与研究第6页金刚石刀具在工具磨床加工运行状态下，其模态频率基本没有改变；不论是刀具还是夹具，加工工作状态下，x向振动大于z向振动；对于金刚石刀具，结构一节频率为176.974Hz，表现为夹具和金刚石刀具上下振动。金刚石动力学特征金刚石刀具的性能及其应用与研究第7页总结：从金刚石特征上可看出，金刚石刀具在切削方面利用范围非常广，不过因为金刚石价格非常昂贵，金刚石刀具应用不是尤其普遍。所以，从当前来看，应对人造金刚石合成进行深一步研究，合