金剛石工具在有色金屬和耐磨材料的加工應(yīng)用中命斧，有出色的適應(yīng)性田晚。在使用金剛石工具時(shí)，用戶可以有兩種選擇：一種是聚晶金剛石（PCD）国葬，另一種是較新的化學(xué)氣相沉積（CVD）金剛石贤徒。

一、金剛石家族的新成員

　　化學(xué)氣相沉積（CVD）金剛石汇四，是一種高抗磨性的純金剛石材料接奈，不含粘接劑。金剛石沉積分為兩種形式：一種是厚膜金剛石通孽，沉積成整體的序宦、單獨(dú)的薄片，然后切割成所需尺寸背苦；另一種是薄膜金剛石互捌，沉積在硬質(zhì)合金刀片或回轉(zhuǎn)式刀具上。

　　迄今為止腋钞，CVD金剛石最有前景的用途是加工石墨茵沾。但是阎员，NortonDiamondFilm公司卻正在出售各種用途的CVD金剛石用于加工有色金屬、塑料和復(fù)合材料转是。Norton公司的應(yīng)用技術(shù)經(jīng)理認(rèn)為，CVD金剛石幾乎適用于全部有色金屬矢盾。在高硅鋁合金的斷續(xù)切削以及預(yù)燒結(jié)硬質(zhì)合金粤段、黃銅、紫銅和碳纖維材料的加工中姚藤，正在取得良好的結(jié)果幢剂。Norton公司還相信：CVD金剛石在加工很寬范圍的鋁合金材料（包括6061及其他）時(shí)，能夠和PCD旗鼓相當(dāng)偷欲。

　　Norton公司應(yīng)用技術(shù)經(jīng)理還認(rèn)為凳赃，CVD金剛石和PCD相比，主要優(yōu)點(diǎn)在切削刃的品質(zhì)附垒。雖然CVD也是聚晶撕贞，但它不含鈷粘結(jié)劑，是純金剛石测垛，所以切削刃是連續(xù)的捏膨。這樣就能采用有較高的切削速度并獲得較好的表面粗糙度，因?yàn)榈毒卟灰鬃儫崾澄辍Ｋ€堅(jiān)信号涯，積屑瘤對(duì)CVD金剛石不構(gòu)成問題。

　　按Norton公司的資料锯七，CVD金剛石的導(dǎo)熱性比PCD高50%链快。其原因是CVD刀片為整體金剛石，可以立即把熱量導(dǎo)出眉尸。而PCD刀片的熱傳導(dǎo)要穿過鈷-金剛石復(fù)合體域蜗，導(dǎo)熱性就差一些。

　　CVD金剛石還具有較低的摩擦系數(shù)效五。硬質(zhì)合金和PCD都會(huì)粘結(jié)工件材料地消，CVD金剛石則不粘。與此同時(shí)畏妖，低摩擦系數(shù)還使CVD金剛石刀具能承受較大的切削負(fù)荷脉执，從而使切削更快速、更有效层掺。

　　CVD金剛石在使用中呈現(xiàn)熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性坠汹。而PCD和硬質(zhì)合金在這方面就受到含有金屬成分粘結(jié)劑的影響。把CVD金剛石放進(jìn)鹽酸里渴门，什么都不會(huì)發(fā)生逻烛。但若把PCD金剛石放進(jìn)去宪隅，酸會(huì)吃掉鈷結(jié)合劑。這就意味著CVD金剛石能經(jīng)受住某些材料在加工中生成酸的侵襲潭拖，例如酚醛樹脂赫丈、尿脘橡膠、降碳酸酯等厦螟。

　　雖然所有形態(tài)的金剛石（包括PCD）在高溫時(shí)都要和黑色金屬或超級(jí)合金中的一些成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)官溜，但是眾所周知，對(duì)多數(shù)材料而言金剛石仍具有化學(xué)惰性癣二。PCD和硬質(zhì)合金因?yàn)楹锈捊Y(jié)合劑牵字，切削溫度高時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)穩(wěn)定性降低現(xiàn)象。CVD金剛石不含結(jié)合劑哥谷，就避開了這種現(xiàn)象岸夯。此外，CVD金剛石還有良好的潤(rùn)滑性和導(dǎo)熱性们妥，使它具備了在高速和干式切削中使用的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)猜扮。

　　CVD金剛石最后一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是：即使在切削溫度很高時(shí)，仍保持高硬度和耐磨性王悍。Norton公司的應(yīng)用技術(shù)經(jīng)理Nagy指出：“因?yàn)闆]有松軟的鈷包著金剛石破镰，所以刀片硬度均勻一致⊙勾ⅲ”

二鲜漩、CVD刀具在機(jī)械加工中的應(yīng)用 

　　CVD包括工具（主要是機(jī)械加工）、熱學(xué)應(yīng)用等方面集惋。目前孕似，CVD的產(chǎn)品主要有如下幾類： 

　　CVD普通刀具，高精度刀具刮刑； 

　　CVD砂輪修整筆喉祭； 

　　CVD拉絲模及成品模具； 

　　CVD新型高壓张重、水射流耐磨噴嘴抛惶； 

　　CVD強(qiáng)化木地板加工工具； 

　　CVD精密軸承支撐器及耐磨器件等斥稍。 

　　CVD不含任何金屬或非金屬添加劑衡蟹，機(jī)械性能兼具單晶金剛石和PCD的優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上克服了它們的不足态晤。大量實(shí)踐表明镇弄，焊接型CVD工具的使用壽命超過PCD工具，其抗沖擊性優(yōu)于單晶金剛石膜喧盲。因此纽肄，CVD被認(rèn)為是非鐵類材料加工工業(yè)中理想的工具材料遗渊，如鋁、硅鋁合金夹村、銅什异、銅合金、石墨以及各種增強(qiáng)玻璃纖維和碳纖維結(jié)構(gòu)材料的加工等袒兵。 

　　1.CVD刀具用于金屬切削加工 

　　CVDD可用于制作車刀津函、銑刀、刨刀孤页、趟刀等機(jī)械加工刀具。 

　　近兩年來涩馆，各種型號(hào)的金剛石膜車刀行施、鍵刀已在國(guó)內(nèi)幾十家企業(yè)使用，并正向國(guó)外推廣魂那，其應(yīng)用情況如下： 

　　代替硬質(zhì)合金刀具蛾号，工效提高十幾倍到百倍，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度涯雅，工件加工精度明顯提高鲜结，表面粗糙度顯著降低。 

　　超硬材料和有機(jī)復(fù)合材料的理想加工刀具活逆； 

　　和PCD刀具相比精刷，CVD刀具表面粗造度低，刃口好蔗候； 

　　在一些領(lǐng)域可代替天然金剛石刀具怒允。 

　　就國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)中使用的硅鋁合金材料來看，含硅量在12%左右矫撤，一方面由于其材質(zhì)不均勻思袋，有硬點(diǎn)，目前PCD刀具占有絕大部分市場(chǎng)赃勺，CVD的份額微乎其微估骡，如輪毅刀具、槽加工刀具等筝妥。另一方面暮霍，由于現(xiàn)在的CVD不導(dǎo)電，而PCD導(dǎo)電的性能毛龟，使二者在刀具的制作工藝上存在差別驳墓，PCD可用電加工方式加工，而CVDD卻不行胡撩，若能很好地解決CVD刀具制作工藝問題韭张，則可與PCD刀具在汽車行業(yè)中一爭(zhēng)高下砍绞。 

　　實(shí)踐表明，CVD刀具采用正確的幾何角度策冕，經(jīng)過精研完全能作為有色金屬及超硬材料的精密切削刀具冲杀，如車削紫銅的電機(jī)刀（也稱整流子刀）等。曾經(jīng)做過試驗(yàn)睹酌，條件如下： 

　　刀具：CVD車刀权谁，刀尖修光刃L=1mm，前角8°憋沿，后角8°旺芽，主偏角60°，刃口粗糙度Ra0.1μm; 

　　機(jī)床：CJ6125; 

　　環(huán)境：精密加工實(shí)驗(yàn)室辐啄； 

　　工件材料：含硅8%的硅鋁合金采章，紫銅； 

　　切削參數(shù)：n=1400r/min,f=4mm/min,ap=0.015mm/r 

　　在上述試驗(yàn)條件下壶辜，車削加工后工件的粗糙度Ra0.012μm悯舟，這是PCD產(chǎn)品所無法達(dá)到的。由此可見砸民，CVD刀具可以達(dá)到以車代磨的效果抵怎，加工到鏡面粗糙度，而其成本遠(yuǎn)低于天然金剛石（單晶金剛石）刀具岭参。

　　2.CVD用于非金屬加工 

　　CVD以其高耐磨性反惕，在木工刀具方面也廣受歡迎。如時(shí)下正熱的木地板行業(yè)麸奇，由于Al2O3強(qiáng)化木地板的性能優(yōu)于三聚氫胺木地板遂辐，其耐磨層更堅(jiān)硬，硬質(zhì)合金刀具加工Al2O3強(qiáng)化木地板已無能為力履婆，必須使用金剛石刀具骤扰。兩年來的市場(chǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，CVD是優(yōu)質(zhì)的木工刀具材料各囤。

　　對(duì)于石材等硬脆材料胜姥、玻璃纖維、碳復(fù)合材料及有機(jī)復(fù)合材料的加工芭患，CVD是理想的刀具材料裤谆。 

　　3.高精度刀具 

　　普通刀具材料（如高速鋼）和硬質(zhì)合金材料因受其本身性能（如耐磨性、硬度等）影響铡协，很難達(dá)到很高精度兢假，如制版行業(yè)用的制版精修刀、首飾行業(yè)用的首飾刀（俗稱劈花刀）等。這類刀具要求其本身的精度很高和表面粗糙度很低（粗糙度Ra0.05μm）援雇，利用高精度研磨機(jī)（主軸跳動(dòng)為0.1μm）矛渴，制成了表面粗糙度Ra0.05μm的CVD精密刀具，其尺寸精度為5μm惫搏，現(xiàn)已用于制版加工和防偽商標(biāo)加工具温，效果良好，工件表面粗糙度可達(dá)Ra0.012μm筐赔。 

　　目前铣猩，CVD刀具已廣泛應(yīng)用于超精加工、精加工茴丰、半精加工和連續(xù)切削达皿，耐磨性比PCD刀具高2～10倍，其性能價(jià)格比優(yōu)于其它金剛石刀具贿肩。 據(jù)1998年外刊報(bào)導(dǎo)鳞绕，切削用CVD刀片的市場(chǎng)約為1.5億美元。 

三尸曼、光明的前景

　　GE公司超級(jí)磨料部和NortonDiamondFilm公司都認(rèn)為：目前很多生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)沒有充分發(fā)揮金剛石的優(yōu)勢(shì)。原因是現(xiàn)在很多機(jī)床的速度和扭矩萄焦，都不足以保證刀具高效率運(yùn)轉(zhuǎn)犁谓。

　　除了機(jī)械方面的問題以外，還有一個(gè)困難問題是要說服生產(chǎn)工廠的人們淋塌，不要光盯著金剛石（PCD或CVD金剛石）的初置價(jià)格叫逸，而要看到它帶來的成本節(jié)約和性能改善的好處。你可以讓金剛石比常規(guī)刀具在更高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行（視機(jī)床性能而定）乾乘，從而提高產(chǎn)出量俄耸。同時(shí)，換刀次數(shù)也較少牺独。假定金剛石比硬質(zhì)合金壽命高50倍～100倍惊钮，你就不必經(jīng)常停機(jī)了。

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