2.3金剛石

　　金剛石是目前已知礦物材料中硬度最高、熱傳導(dǎo)性最好的物質(zhì)，與各種金屬、非金屬材料配對摩擦的磨損量僅為硬質(zhì)合金的1/50～1/800庐完，是制作切削刀具最理想的材料。然而徘熔，天然單晶金剛石僅用于制作首飾及某些有色金屬的超精密加工门躯。刀具用人造大顆粒單晶金剛石盡管目前DeBeers公司、住友電工等均已工業(yè)化生產(chǎn)酷师，但還沒有進入大量應(yīng)用階段讶凉。

　　金剛石刀具的切削刃非常鋒利(這對切下極小斷面的切屑是很重要的)，刃部粗糙度很小山孔，摩擦系數(shù)又低懂讯，切削時不易產(chǎn)生積屑瘤荷憋，加工表面質(zhì)量高。加工有色金屬時褐望，表面粗糙度可達到Ra0.012μm搬雳，加工精度可達到IT5級以上。

　　金剛石刀具有三種：天然單晶金剛石刀具锤观、整體人造聚晶金剛石刀具晃键、金剛石復(fù)合刀具。天然金剛石刀具由于成本較高等原因拦袍，在實際生產(chǎn)中應(yīng)用較少衬榕。人造金剛石是通過合金觸媒的作用，在高溫高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成誓拉。金剛石復(fù)合刀片是在硬質(zhì)合金基體上經(jīng)過高溫、高壓等先進工藝燒結(jié)一層約0.5～1μm厚的金剛石尝赵，這種材料是以硬質(zhì)合金做基體篓羊，其機械性能、熱傳導(dǎo)性和膨脹系數(shù)都近似于硬質(zhì)合金弓呵，基體上的人造多晶金剛石磨料中的金剛石晶體呈不規(guī)則排列六赢，其硬度和耐磨性在各個方向都是均勻的。

　　聚晶金剛石(簡稱PCD)是由經(jīng)過篩選的人造金剛石微晶體在高溫高壓下燒結(jié)而成茉漂。在燒結(jié)過程中劳景，由于添加劑的加入，使金剛石晶體間形成以TiC碉就、SiC盟广、Fe、Co和Ni等為主要成分的結(jié)合橋瓮钥。金剛石晶體以共價鍵的結(jié)合形成牢固地嵌于結(jié)構(gòu)橋構(gòu)成的堅強骨架中筋量，使PCD的強度和韌性都大大提高，其硬度約為9000HV碉熄，抗彎強度為O.21～0.48GPa桨武，導(dǎo)熱系數(shù)為20.9J/cm·sμ℃，熱膨脹系數(shù)為3.1×10-6/℃⌒饨颍現(xiàn)在使用的聚晶金剛石刀具大多是PCD與硬質(zhì)合金基體燒結(jié)形成的復(fù)合體呀酸，即在硬質(zhì)合金基體上燒結(jié)上一層PCD。PCD的厚度一般為0.5mm和0.8mm琼梆，由于底層為硬質(zhì)合金性誉，焊接方便；又由于PCD結(jié)合橋的導(dǎo)電性叮叹，使得PCD便于切割加工成各種形狀顿储，制成各種刀具溺联，成本遠遠低于天然金剛石。

　　聚晶金剛石(PCD)可加工各種有色金屬和極耐磨的高性能非金屬材料遮店，如鋁捻境、銅、鎂及其合金戳酒，硬質(zhì)合金炸鹅，纖維增強塑料，金屬基復(fù)合材料伟杂，木材復(fù)合材料等肮渣。PCD刀具材料中金剛石晶粒平均尺寸不同，對性能產(chǎn)生的影響也不同名挪，晶粒尺寸越大距肯，其耐磨性越高。在相近的刃口加工量下绵笆，晶粒尺寸越小棺衬，則刃口質(zhì)量越好。選用晶粒尺寸為10～25μm的PCD刀具时鸵，可以500～1500m/min的高速切削Si含量12～18%的硅鋁合金胶逢，晶粒尺寸8～9μm的PCD加工Si含量小于12%的鋁合金。超精密加工饰潜，則應(yīng)選用晶粒尺寸小的PCD刀具初坠。PCD的耐磨性在超過700℃時會減弱，因其結(jié)構(gòu)中含有金屬Co彭雾，會促進“逆向反應(yīng)”即由金剛石向石墨轉(zhuǎn)變碟刺。PCD有較好的斷裂韌性，可以進行斷續(xù)切削冠跷，可以以2500m/min的高速端銑Si含量10%的鋁合金南誊。

　　可利用金剛石材料的高硬度、高耐磨性蜜托、高導(dǎo)熱性及低摩擦系數(shù)實現(xiàn)有色金屬及耐磨非金屬材料的高精度抄囚、高效率、高穩(wěn)定性和高表面光潔度加工橄务。在切削加工有色金屬時幔托，PCD刀具的壽命是硬質(zhì)合金刀具的幾十倍甚至幾百倍，是目前鋁活塞精密加工的理想刀具王庐。例如：精車活塞環(huán)槽细周、精鏜活塞銷孔、精車活塞外圓毫例、精車活塞頂面等工序谒酌。

　　2.4立方氮化硼

　　聚晶立方氮化硼(PCBN)是由CBN微粉與少量粘結(jié)相(Co苫七，Ni或TiC、TiN遮结、Al203)在高溫高壓下加入催化劑燒結(jié)而成的尼送。它具有很高的硬度(僅次于金剛石)和耐熱性(1300～1500℃)，優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性曾负、比金剛石刀具高得多的熱穩(wěn)定性(達1400℃)和導(dǎo)熱性鸭荡，低的摩擦系數(shù)，但其強度較低往蝉。與金剛石相比稻猜，PCBN的突出優(yōu)點是熱穩(wěn)定性高得多，可達1200℃(金剛石為700～800℃)堡扣，可承受較高的切削速度坦康；另一個突出優(yōu)點是化學(xué)惰性大，與鐵族金屬在1200～1300℃下也不起化學(xué)反應(yīng)诡延，可用于加工鋼鐵涝焙。因此，PCBN刀具主要用于高效加工黑色難加工材料孕暇。

　　PCBN刀具除了具有以上的特點外，還有以下幾項優(yōu)點：①硬度高赤兴，特別適合于加工從前只能磨削的HRC50以上的淬硬鋼妖滔、HRC35以上的耐熱合金和HRC30以下而其它刀具很難加工的灰口鑄鐵。②與硬質(zhì)合金刀具相比桶良，切削速度高座舍，可實現(xiàn)高速高效切削。③耐磨性好陨帆，刀具耐用度高(為硬質(zhì)合金刀具的10～100倍)曲秉，能獲得較好的工件表面質(zhì)量，實現(xiàn)以車代磨疲牵。不足之處在于PCBN刀具的抗沖擊性能較硬質(zhì)合金差承二，因此，使用時應(yīng)注意提高工藝系統(tǒng)的剛性岭复，盡量避免沖擊切削漠盔。

　　PCBN可制成整體的刀片，也可與硬質(zhì)合金結(jié)合制成復(fù)合刀片河美。PCBN復(fù)合刀片是在硬質(zhì)合金基體上燒結(jié)一層0.5～1.0mm厚的PCBN奸涤，其性能兼有較好的韌性和較高的硬度及耐磨性。

　　PCBN的性能主要與CBN的粒度殊划、CBN的含量及結(jié)合劑種類有關(guān)祷燥，按其組織大致可分為兩大類：一類是由CBN晶粒直接結(jié)合而成枕调，CBN含量高(70%以上)，硬度高翁乌，適用于耐熱合金堪锌、鑄鐵和鐵系燒結(jié)金屬的切削加工；另一類是以CBN晶粒為主體摹院，通過陶瓷結(jié)合劑(主要有TiN朵令、TiC、TiCN众巷、AlN彼硫、Al203等)燒結(jié)而成，這類PCBN中CBN含量低(70%以下)凌箕，硬度低拧篮，適用于切削加工淬硬鋼。

　　2.5陶瓷

　　陶瓷刀具材料的主要優(yōu)點是：

　　有很高的硬度與耐磨性牵舱，常溫硬度達91～95HRC串绩；

　　有很高的耐熱性，在1200℃高溫下硬度為80HRC芜壁；而且高溫條件下抗彎強度礁凡、韌性降低極少；

　　有很高的化學(xué)穩(wěn)定性慧妄，陶瓷與金屬親和力小顷牌，高溫抗氧化性能好，即使在熔化溫度下也不與鋼相互作用塞淹。因而刀具的粘結(jié)窟蓝、擴散、氧化磨損較少饱普；

　　有較低的摩擦系數(shù)迄咸，切屑不易粘刀，不易產(chǎn)生積屑瘤杉源。

　　陶瓷刀的缺點是：

　　脆性大屿钥，強度與韌性低，抗彎強度只有硬質(zhì)合金的1/2～1/5惦知，因此使用時必須選擇合適的幾何參數(shù)與切削用量承副；避免承受沖擊負(fù)荷，以防崩刃與破損爪辟；此外冻菌，陶瓷刀導(dǎo)熱率低，僅為硬質(zhì)合金的1/2～1/5，熱膨脹系數(shù)卻比硬質(zhì)合金高10～30%荚砍，抗熱沖擊性較差崎北。

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