為了滿足當(dāng)今世界環(huán)保的挑戰(zhàn)植酥，汽車制造生產(chǎn)的趨勢聚焦于降低燃油消耗和減輕汽車重量糙官。這些要求通過研發(fā)機(jī)械性能更高的新材料來實現(xiàn)及键。當(dāng)這些材料的開發(fā)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)時图兑，不利的一面是這些新型材料對加工來說總是硬度更高且更耐磨核看。

    隨著新型材料在各類工業(yè)零部件中的廣泛應(yīng)用，刀具材料也相應(yīng)地得到快速的發(fā)展蔫卦。讓我們關(guān)注節(jié)約時間和提高經(jīng)濟(jì)性的新刀具券豺。

    在聚晶金剛石(PCD)的刀具系列中，進(jìn)展也越來越快桨座。第一次合成是在二十世紀(jì)五十年代读黑，PCD現(xiàn)在在全球范圍內(nèi)使用，并被看成是強(qiáng)有力的節(jié)約成本的刀具解決方案破讨。

    有色工件材料范圍內(nèi)丛晦，對于一系列的非鐵系工件材料，如鋁合金提陶、塑料烫沙、增強(qiáng)塑料、陶瓷隙笆、石墨和范圍廣泛的其它工件材料锌蓄，它是一種性能無與倫比的刀具材料。

    PCD刀具特性

    金剛石

    金剛石本質(zhì)上是一種純碳撑柔。已知的碳有兩種形態(tài)：石墨和金剛石瘸爽。在石墨形態(tài)中您访，碳原子為六邊形排列，在一個平面內(nèi)的原子間距大剪决，這使得材料很軟灵汪。但是就金剛石而言，碳原子是以一種等軸或立方的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列昼捍。正是這種獨(dú)特的碳原子緊密連接的排列使得金剛石成為人類已知硬度最高的材料驮尘。

    制備工藝

    PCD是由大量隨機(jī)定向的金剛石顆粒在極困難的條件下進(jìn)行人工合成得到的。它通過在高壓高溫下燒結(jié)精選的金剛石顆粒進(jìn)行制備央匀。燒結(jié)過程在金剛石穩(wěn)定區(qū)內(nèi)被嚴(yán)格地控制温辉，于是生產(chǎn)出一種極硬且耐磨的結(jié)構(gòu)。

    特性

    以聚晶形態(tài)組成的金剛石提供了一種強(qiáng)大的切削刀具试著，它提供極好的硬度及由此得到的耐磨性亡铺，并與聚晶結(jié)構(gòu)所帶來的極佳韌性相結(jié)合。此外橱柒，金剛石擁有所有刀具材料中最高的導(dǎo)熱性厕猴，使得熱量迅速從切削刃傳遞出來。

    除PCD與鐵的高親合力以外主靡，PCD不會與工件材料粘結(jié)盲外，在正確的切削參數(shù)下，積屑瘤是最小化的否艺。所有的Secomax PCD刀具都擁有鏡面拋光的前刀面棺蛾，提供最低的摩擦系數(shù)和光滑的切削刃。

    工件材料

    鋁合金

    鋁合金已成為交通工業(yè)需求的致力于減輕重量的理想材料盒苛。盡管鋁合金的生產(chǎn)在能量消耗上具有更大的初始需求怜俐，但在長期運(yùn)作中證明有更多的益處，這些合金的性能將超過其它與其競爭的材料邓尤。純鋁的硬度低拍鲤、耐腐蝕。舉例講汞扎，添加銅或鎂等合金元素將使該材料具有更高的強(qiáng)度季稳。巿場上有很多種鋁合金，最著名的莫過于分別用于汽車與航空航天行業(yè)的2000及6000系列澈魄。鍛造和鑄造鋁合金之間有明顯的分界線绞幌，各有幾種不同的材質(zhì)等級，而且有各式各樣的硬化處理性能一忱。

    對于硅（Si）含量低到中等的硅合金來說，PCD在銑削應(yīng)用與粗加工中提供了最好的耐磨性谭确。所遭遇到的最常見的問題應(yīng)該是積屑瘤帘营。即使是很高的切削速度票渠，加工低硅鋁合金時也會發(fā)生這種情況。切削刃的幾何角度和質(zhì)量必須要被小心地應(yīng)用芬迄。

    采用這樣的參數(shù)裙闪，當(dāng)與工件的接觸時間越久，產(chǎn)生的熱量上升瘤贷，其直接的影響就是刀具壽命的縮短俯够。

    對于加工高硅鋁合金，PCD的耐磨性被完全地利用招惜。關(guān)于這些材料的一些研究突出了刀具磨損與硅顆粒大小之間的關(guān)系峰适，硅顆粒越大導(dǎo)致工件的耐磨性提高。
刀具的質(zhì)量對于鋁合金加工應(yīng)用的成功將有相當(dāng)重要的作用：跳動量低將防止切削刃的負(fù)載不一致棚泛。

    對于PCD刀具靶姻，磨損的發(fā)展隨著切削速度逐漸提升，直到切削速度高于引起磨損迅速上升的轉(zhuǎn)折點(diǎn)牢米。當(dāng)?shù)毒邏勖s短時怀拨，應(yīng)降低切削速度。刀具壽命很大程度上并不依賴于進(jìn)給量郊舅。只要不發(fā)生切削刃微崩妒槐，高進(jìn)給量通常可以提供更快的金屬移除率而不縮短刀具壽命席赂。然而吮铭，它不應(yīng)超過刀尖半徑值的一半。對于切削深度氧枣，山高刀具推薦切削刃長度的65%為最大值沐兵。Secomax PCD刀片經(jīng)過拋光的表面意味著冷卻液并非必需。然而便监，當(dāng)切削刃周圍形成積屑瘤或產(chǎn)生切屑堆積時扎谎，冷卻液可以為您提供幫助。

    金屬基復(fù)合材料

    金屬基復(fù)合材料(MMC)是鋁或鈦鋁為基體所制成的烧董，這是迄今最常見的基體材料毁靶。添加到基體材料的是一種陶瓷增強(qiáng)劑，最常見的是顆粒形式逊移，但偶爾也會發(fā)現(xiàn)更難加工的纖維形式预吆。一系列陶瓷材料被用于MMC，但目前最常見的是Si胳泉。根據(jù)需求的材料耐磨性拐叉，添加的含量為15％～40%。

    在以下零件扇商，這些材料正在逐步替換像鑄鐵這樣的重材料：剎車盤厨棒，發(fā)動機(jī)缸體棠吨，活塞，缸套盟拨。

    當(dāng)加工MMC時逻盅，切削速度應(yīng)與材料中的陶瓷含量相適應(yīng)。陶瓷增強(qiáng)劑的含量越高琢账，工件就越耐磨阻羞，因此為了保護(hù)切削刃，切削速度應(yīng)該更低蟆蔫。正角切削刃通常在鋁合金加工時是被接受的忘拧，但是負(fù)角刀片為嚴(yán)重增強(qiáng)的材料提供強(qiáng)化的切削刃。

    雙金屬材料

    加工出現(xiàn)在一個零件上的兩種不同材料通常是個很大的挑戰(zhàn)勃提。最普遍的應(yīng)用之一是對裝有灰鑄鐵缸套發(fā)動機(jī)缸體的硅鋁材料進(jìn)行面銑湿儡。加工這些雙金屬零件對刀具供應(yīng)商產(chǎn)生一個挑戰(zhàn)，在對其中一種金屬進(jìn)行加工時得心應(yīng)手的刀具材料通常對另一種金屬就不會很有效凹尺。就面銑硅鋁發(fā)動機(jī)缸體而言处榔，解決方案可以是采用PCD，假定已經(jīng)執(zhí)行以下建議吊宋。

    當(dāng)使用PCD時纲辽，你必須考慮下列條件：PCD是加工鋁合金的完美切削刀具。它可以在保持極佳的刀具壽命的同時以很高的切削速度進(jìn)行加工璃搜。用PCD加工鐵系金屬的灰鑄鐵時將導(dǎo)致快速的化學(xué)磨損拖吼。化學(xué)磨損需要熱量來使其發(fā)展这吻，因此吊档，為了使PCD刀具上的化學(xué)磨損最小化，切削速度應(yīng)該降低并且使用充足的冷卻液唾糯。

    對于這樣的加工怠硼，最好的材質(zhì)等級應(yīng)該是粗顆粒度并具有盡可能高熱穩(wěn)定性的PCD30M。通過結(jié)合充足的冷卻液與在低切削速度下應(yīng)用正確的材質(zhì)等級移怯，高效地加工諸如硅鋁發(fā)動機(jī)缸體之類的雙金屬材料是可行的香璃。

    其它現(xiàn)有的雙金屬發(fā)動機(jī)，缸體由鋁合金組成（Si含量低）舟误，而缸套采用粉末燒結(jié)材料葡秒，或缸套采用MMC材料。

    碳纖維合成材料 

    有了改進(jìn)功率重量比的目標(biāo)沃羽，通過在塑料捺膳、鋁合金、鈦合金等基體中混合纖維（碳鉴膝、玻璃异瞭、SiC裹五、芳族聚醯胺等），已經(jīng)開發(fā)出很多種合成材料睛宝。纖維可長可短，可以是導(dǎo)向型或平行型摊壳。這些參數(shù)中的每一個都將使材料性能與切削特性受到影響酬楚。

    用于航空航天最普遍的復(fù)合材料是CFRP(碳纖維W強(qiáng)塑料)，PCD刀具對它特別有效粒颂。切削加工應(yīng)該在應(yīng)用過高進(jìn)給速度而導(dǎo)致纖維剝落的風(fēng)險和由于切削速度過高而導(dǎo)致切削刃微崩的風(fēng)險之間給予平衡谜珠。

    即使是鋒利的切削刃要去穿過軟的芯部，碳纖維的增強(qiáng)作用將使切削刃快速鈍化仑萧。它在玻璃纖維強(qiáng)化材料上更加明顯士修。典型的CFRP零件是飛行器的翼梁。你也可以找到由這種零件材料制成的軸承樱衷、泵零件和套筒棋嘲。

    鈦合金

    屬于超級合金的范疇，鈦合金通常表現(xiàn)為在高溫下有優(yōu)越的機(jī)械和化學(xué)性能矩桂，但是對可加工性不利沸移。采用PCD刀具，你可以用硬質(zhì)合金刀具三倍的切削速度侄榴，并以小時來計算刀具壽命雹锣。

    塑料與增強(qiáng)塑料

    總的感覺是塑料材料的加工很容易。然而癞蚕，軟塑料并不總是非常穩(wěn)定蕊爵，假如沒有應(yīng)用正確的切削參數(shù)，加工過程總是要產(chǎn)生熱量桦山，可能影響諸如表面結(jié)構(gòu)與顏色等尺寸與材料的屬性攒射。PCD刀具對耐磨塑料（塑料用碳纖維（CF）和玻璃纖維（GF）進(jìn)行強(qiáng)化）特別有效。

    石墨

    對合成石墨進(jìn)行的大多數(shù)加工是為了生產(chǎn)電極度苔。石墨雖軟匆篓，但非常耐磨。即使當(dāng)切削速度達(dá)到1000m/min時余窖，PCD的刀具壽命仍將所向披靡猾妖。

    紫銅與黃銅

    當(dāng)沒有合金化時，這是相當(dāng)容易加工的材料森片。當(dāng)銅用鈹來強(qiáng)化時啼脑，需要降低切削速度。

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