為迎合用戶對(duì)提高生產(chǎn)效率妈踊、減輕產(chǎn)品重量提出的要求，在機(jī)械加工中泪漂，正更多地使用各種先進(jìn)材料廊营。許多企業(yè)在汽車零件和飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中大量使用非鐵材料，如硅鋁合金萝勤、金屬基和碳復(fù)合材料露筒、玻璃纖維增強(qiáng)塑料等。雖然這些材料重量較輕敌卓，但在材料中添加了硬質(zhì)耐磨顆粒作為強(qiáng)化劑慎式，這無(wú)疑增加了這些材料的加工難度，這些硬質(zhì)顆粒會(huì)造成刀具過早磨損和產(chǎn)生大量切削熱趟径。刀具磨損主要是由硬顆粒的摩擦磨損和酸腐蝕的化學(xué)磨損所致瘪吏。因此，多數(shù)刀具用戶認(rèn)為蜗巧，金剛石涂層刀具是加工耐磨的非鐵金屬和非金屬?gòu)?fù)合材料的理想刀具掌眠。在各種刀具涂層中，用金剛石涂層刀具加工難加工材料能很好地保護(hù)切削刃幕屹，且無(wú)化學(xué)磨損孤批。

　　金剛石涂層與其它涂層的對(duì)比

　　金剛石涂層是用化學(xué)氣相沉積（CVD）方法沉積在可轉(zhuǎn)位刀片或旋轉(zhuǎn)刀具的表面上，CVD方法只適用于整體硬質(zhì)合金刀具弥败，不適合釬焊的硬質(zhì)合金刀片和高速鋼刀具号蒙，因?yàn)檫^高的沉積溫度(1400°F)會(huì)損壞釬焊的硬質(zhì)合金刀片和高速鋼刀具赊设。

　　用物理氣相沉積（PVD）的金屬氮化物（如TiAlN涂層）的顯微硬度只相當(dāng)于金剛石涂層的1/3渣先，雖然一些PVD碳涂層稱為“類金剛石涂層”，但它們并不具備金剛石涂層的硬度性能未奋，這些無(wú)定形碳涂層的最高顯微硬度僅僅是金剛石涂層的50%赫淋。

　　金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)點(diǎn)是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強(qiáng)度及斷裂韌性，所以金剛石涂層完全可用于具有復(fù)雜形狀切削刃的旋轉(zhuǎn)刀具以及具有復(fù)雜斷屑槽形的多刃刀具冻绊。

　　金剛石涂層刀具在加工非金屬?gòu)?fù)合材料和塑料時(shí)期庆，刀具壽命可比不涂層的硬質(zhì)合金刀具提高10～20倍或更高，而且在加工非鐵金屬和復(fù)合材料時(shí)提高了材料切除率瓷忙。對(duì)于加工表面光潔度要求高耐陵、抗磨粒磨損和抗腐蝕磨損的切削加工，最適宜采用金剛石涂層刀具泵网，而采用未涂層的硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工很難達(dá)到上述要求俏蛮。

　　金剛石涂層應(yīng)用于特種刀具的發(fā)展趨勢(shì)與九十年代PVD涂層應(yīng)用于加工刀具后顯著提高了切削性能相類似，使刀具品牌上了一個(gè)新臺(tái)階上遥。然而搏屑，設(shè)計(jì)高性能金剛石涂層刀具需要在涂層供應(yīng)商和刀具使用者之間進(jìn)行更多的超前工作争涌，刀具使用者需要向涂層供應(yīng)商提出自己需要的涂層并參與新型涂層的設(shè)計(jì)。

　　決策過程

　　通常辣恋，PVD涂層供應(yīng)商通過改善PVD涂層來(lái)提高刀具壽命亮垫，包括發(fā)展新的涂層材料或改變現(xiàn)有涂層材料的成分，而刀具用戶在改進(jìn)PVD涂層方面的作用主要在于反饋關(guān)于涂層應(yīng)用性能和優(yōu)化刀具幾何參數(shù)的信息伟骨。

　　然而在金剛石涂層領(lǐng)域饮潦，涂層供應(yīng)商在過程開始就直接征求用戶的建議，用戶根據(jù)被加工材料和某特種切削加工工序的要求向涂層供應(yīng)商提供涂層設(shè)計(jì)的決策携狭，作為一個(gè)工作團(tuán)隊(duì)害晦，涂層供應(yīng)商和用戶共同決定涂層厚度、晶體尺寸和涂層基體的處理方法暑中。

　　為了保證在使用中涂層與刀具表面粘結(jié)牢固壹瘟，基體必須作適當(dāng)?shù)奶幚?機(jī)械與化學(xué)處理)，使金剛石涂層牢固地粘結(jié)在刀具表面上鳄逾，通過去除刀具表面的鈷粘結(jié)劑宽剪，可獲得這種粘結(jié)效果。刀具表面的鈷去除之后灌笙，留下的顯微孔隙成為金剛石涂層生長(zhǎng)的支撐點(diǎn)葵张。

　　為了獲得充分的粘結(jié)，刀具表面需要的預(yù)處理量取決于工件材料的耐磨性汗绰、涂層厚度和金剛石的晶體尺寸哀擒，涂層刀具的性能試驗(yàn)是檢查粘結(jié)好壞的最好方法。

　　厚涂層和薄涂層的對(duì)比

　　大多數(shù)PVD涂層的厚度為1～5μm琴坏；金剛石涂層的厚度為3～３０μm讳董，它的厚度取決于切削工序和工件材料的耐磨性。

　　超過10μm厚度的金剛石涂層通呈危可加工大多數(shù)耐磨材料豺章，尤其可加工那些含百分比高的硬顆粒添加劑的耐磨材料，如含Si量〉9%的Al妇张，而且較厚的涂層可形成一種圓形的刀刃搅厕，防止刀具與硬顆粒接觸時(shí)崩刃，其作用好象珩磨氏仗，可防止崩刃吉捶。

　　薄的金剛石涂層(3～10μm)的刀刃圓弧較小，薄涂層可以涂在直徑小至0.25mm的旋轉(zhuǎn)刀具皆尔、精加工刀具和加工含磨粒較少的非鐵材料及復(fù)合材料的刀具呐舔，而PVD涂層刀具不適合加工這些材料。

　　晶體尺寸

　　傳統(tǒng)的金剛石涂層是由平面形晶體組成，其尺寸為1～5μm滋早。這種多晶結(jié)構(gòu)在加工硬的耐磨材料(如石墨和陶瓷)時(shí)極為有效榄审，加工時(shí)，這些材料變成粉末杆麸。平面形表面的凹凸不平搁进，其作用可視為一種顯微結(jié)構(gòu)粗糙的刀具，它可提高切削效率昔头。然而饼问，在加工樹膠材料時(shí)，這種表面也增加了切削負(fù)荷揭斧，這種被加工材料阻礙切屑流動(dòng)莱革，其加工表面光潔度很差。

　　稱作“納米晶體”的金剛石涂層晶體結(jié)構(gòu)是用一種特殊的CVD方法生產(chǎn)的焊握，因?yàn)槠渚w尺寸僅為0.01～0.2mm(10～200μm)揣洁，它可以幫助解決上述這些問題。納米晶體金剛石涂層比由較大的平面形晶體組成的涂層具有較細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)园赴，它的光滑表面可以減少切削負(fù)荷及減少切屑焊在刀具表面的可能性铭轩，因而改善了切屑流動(dòng)性和加工光潔度。

　　潛在的生產(chǎn)率

　　今后宴凌，高性能金剛石涂層刀具的發(fā)展取決于涂層供應(yīng)商和刀具用戶的緊密合作及他們進(jìn)行刀具設(shè)計(jì)的能力薯摩。在發(fā)展新的金剛石涂層刀具中，刀具用戶將在包括涂層設(shè)計(jì)的決策中做更多的工作凉灯；他們必須了解涂層厚度猪破、晶體尺寸和表面處理方法的關(guān)系及這些因素和切削應(yīng)用的關(guān)系。

　　例如涂層供應(yīng)商和用戶玻啡，為加工高硅鋁合金和金屬基復(fù)合材料滓乡，聯(lián)合開發(fā)一種金剛石涂層鉆頭，在含20%Si增強(qiáng)Al的剎車盤上要鉆69個(gè)12.5mm的通孔事矾，鉆完所有孔之后巍碍，該鉆頭完好無(wú)損尸诽，而通常未涂層的鉆頭甥材，鉆完9個(gè)孔之后即失效。

　　高性能金剛石涂層刀具在加工上述的先進(jìn)材料時(shí)正力爭(zhēng)達(dá)到最好的性能價(jià)格比性含，刀具用戶及最終使用者正學(xué)習(xí)更多關(guān)于如何組合金剛石涂層性能與硬質(zhì)合金刀具來(lái)優(yōu)化加工效率的知識(shí)洲赵。

　　那些首先發(fā)現(xiàn)金剛石涂層刀具應(yīng)用的用戶將有一種基于生產(chǎn)率的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并能及時(shí)得到刀具的供應(yīng)商蕴，而且他們將在金剛石涂層新的技術(shù)突破中處在較好的位置并可獲得不小的收益叠萍。

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