超硬刀具材料是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：?jiǎn)尉Ы饎偸⒕劬Ы饎偸? PCD)摇值、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金剛石。其中PCD和PCBN刀具已廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工的各個(gè)行業(yè)垃批，極大地促進(jìn)了高速切削加工及先進(jìn)制造技術(shù)的飛速發(fā)展茫步，權(quán)威機(jī)構(gòu)甚至用這種刀具的應(yīng)用比例來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家加工技術(shù)的先
進(jìn)程度。PCD與PCBN具有很高的硬度和耐磨性枢竟，其刀具制造過(guò)程與傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金刀具有很大的區(qū)別拿豺，為促進(jìn)刀具的推廣和使用，研究其刀具的制造技術(shù)就顯得十分必要坤搂。
        大多數(shù)情況下咱缭，PCD與PCBN都燒結(jié)在硬質(zhì)合金基體上，統(tǒng)稱(chēng)為復(fù)合片戒蟆。它們的刀具制造過(guò)程也基本一樣俊戳，包括材料切割一拋光一焊接一刃磨一檢驗(yàn)等，本
文分工序討論了其刀具的制造過(guò)程馆匿。

        1品抽、材料切割
        商品的復(fù)合片一般為直徑50～75mm的大圓片，需要通過(guò)切割得到所需要的形狀甜熔，精確的切割還可以減少磨削量圆恤，由于磨削復(fù)合片時(shí)砂輪損耗極大，減少磨削量對(duì)于降低制造成本非常有意義腔稀。切割設(shè)備一般采用普通電火花線(xiàn)切割機(jī)盆昙，高精度切割時(shí)，采用慢走絲線(xiàn)切割機(jī)床焊虏。有些立方氮化硼材料(如De Beers的
AMB90)由于不導(dǎo)電淡喜，還需采用激光切割秕磷。
　　2、拋光
        拋光的目的是把刀片的上表面（即刀具的前刀面）拋光成鏡面炼团，一般要求達(dá)到Ra0. 02um以下澎嚣。刀具前刀面拋光后可以減少切屑與前刀面的摩擦與粘結(jié)，延長(zhǎng)刀具壽命存妇；同時(shí)還可以改善刀刃的平整度與鋒利性男软，提高切削加工的精度。拋光一般加工過(guò)程為一方面砂輪高速旋轉(zhuǎn)做主運(yùn)動(dòng)唉奇，同時(shí)被拋光的刀片低速轉(zhuǎn)動(dòng)灯烤。一般拋光一塊片子的時(shí)間為1.5～2h。為了增加效率闻街，拋光機(jī)上有多個(gè)保持盤(pán)欧蠢，每個(gè)保持盤(pán)可夾持多個(gè)刀片，從而實(shí)現(xiàn)幾十片刀片同時(shí)拋光架讳。
　　3榴烦、焊接
        復(fù)合片的襯底是硬質(zhì)合金，刀片焊接實(shí)際上是焊接硬質(zhì)合金文饱。但需要注意的是绝壹，金剛石在高溫下會(huì)氧化和變質(zhì)，焊接溫度要控制在700℃以下汹魁，一般選用銀基焊料和與之相適應(yīng)的焊劑。典型的焊接過(guò)程為：表面處理一清洗一焊接一刀具清理晰绎。表面處理采用噴砂或SiC砂紙寓落、金剛石砂輪打磨等方法，清除刀桿和復(fù)合片被焊表面由于前期加工所形成的各種殘留污物荞下。清洗劑一般為去離子水或無(wú)水酒精伶选，采用聲波清洗器可獲得最好的清洗效果。清洗后的零件應(yīng)該用干凈的鑷子夾持尖昏，絕不能用手指觸摸仰税，以防止二次污染。最簡(jiǎn)單的焊接方法是焊槍釬焊抽诉，但為保證釬焊的質(zhì)量和提高焊接過(guò)程的易操作性陨簇，多數(shù)情況下采用高頻感應(yīng)焊或電阻焊。焊接時(shí)先在被焊表面和焊料上涂好焊劑迹淌，加熱至焊料熔化河绽，斷電后用陶瓷棒將刀坯按壓在刀桿的適當(dāng)位置，直至焊料固化唉窃。刀具釬焊好后耙饰，用熱水清洗殘留的多余焊劑纹笼，用噴砂或磨削方法清除表面氧化層。
　　4卫殷、刃磨技術(shù)
        PCD與PCBN有很高的硬度炫允，刃磨極為困難。磨削時(shí)砂輪上的金剛石磨粒與刀具之間的作用實(shí)際上是兩種硬度嗡沈、性質(zhì)相近的物質(zhì)之間的相互作用睛村，與通常的
磨削過(guò)程（磨粒硬度遠(yuǎn)大于工件硬度）具有本質(zhì)差別，因而其刃磨機(jī)理與刃磨工藝有其獨(dú)特的規(guī)律夷钥。

        a．刃磨設(shè)備锚蛀，PCD與PCBN刀具的刃磨一般采用專(zhuān)門(mén)刃磨設(shè)備，設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家有英國(guó)COBORN公司婿残，臺(tái)灣KAR-MAN公司核宿，瑞士EWAG公司和北京迪安公司。機(jī)床需具備的功能包括：直刃磨削和圓弧磨削襟腹，圓弧磨削又包括圓錐后刀面和圓柱形后刀面的形成以及圓錐與圓柱后刀面的組合等顾篡。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，刃磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：
        刃架自身回轉(zhuǎn)摊哟，配合顯微鏡或投影儀精確對(duì)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)中心在竹，得到不同的刀尖圓弧半徑。
        刀架整體傾斜梅屉，得到圓柱后刀面值纱。啊沙輪主軸傾斜，得到圓錐后刀面坯汤。
        主軸橫向往復(fù)擺動(dòng)虐唠，用于磨削直刃，同時(shí)起到拋光的作用惰聂，消除磨削溝紋疆偿，并可均恒砂輪的磨損，防止砂輪局部出現(xiàn)深溝搓幌。
        刀架高低可調(diào)杆故，用于調(diào)節(jié)刀具與砂輪的相對(duì)位置，以適應(yīng)不同尺寸的刀桿溉愁。
        恒定磨削壓力裝置处铛。
        分度與回轉(zhuǎn)夾頭，用于復(fù)雜形狀刀具的磨削拐揭。

        b．砂輪
        刃磨所用砂輪為金剛石砂輪罢缸，但砂輪結(jié)合劑有所不同。最常用的有：金屬結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑和樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪譬椰。砂輪隨金剛石磨粒的尺寸不問(wèn)踏蚓，可分為粗磨，細(xì)磨姚不，精磨惫投，超精磨等。粒度范圍為M2～4至M40～60衷玩。
        c．冷卻潤(rùn)滑液
    超硬刀具磨削時(shí)的壓力非常大蹬谁，可達(dá)到400N，會(huì)產(chǎn)生大量的磨削熱盾倍，所以冷卻潤(rùn)滑液的主要作用是冷卻癞烈。最簡(jiǎn)單的配方是水加適量的防銹劑。也可采用成
品的精磨液膀钝。

        d．刃磨工藝
　　PCD與PCBN刀具的刃磨工藝堕常，具有如下的特點(diǎn)和規(guī)律。
        砂輪粒度較大時(shí)萎煤，磨削率高缤弦，表面粗糙度值較大；砂輪粒度較小時(shí)彻磁，表面粗糙度值較小碍沐，刀具質(zhì)量更好。
        刃縣刃磨宜選用較低的磨削速度衷蜓，砂輪速度較高時(shí)累提，磨除率低，且易使機(jī)床產(chǎn)生振動(dòng)磁浇，影響加工精度和表面質(zhì)量斋陪。刮奢削壓力較大時(shí)，磨削率高扯夭，但表面粗糙度值也較大鳍贾。粗磨時(shí)鞍匾，宜選用較大的工作壓力交洗，而精磨時(shí)，需把磨削壓力調(diào)整到最小橡淑。
        刃磨過(guò)程中构拳，不時(shí)地用細(xì)油石修整砂輪，可以提高磨削效率祥喳，減少振動(dòng)耀奠，防止刀具表面由于過(guò)分?jǐn)D壓而燒傷。
        對(duì)于刀刃質(zhì)量要求較高的刀具貌硬，最后還需進(jìn)行研磨處理用堤。最簡(jiǎn)單的研磨方法是采用單晶金剛石的研磨工藝馒狡，把粒度為3～6um或更細(xì)的金剛石微粉與橄
欖油混合后涂敷在鑄鐵盤(pán)上，研磨刀具前刀面萌烁。研磨可以大大提高刀具刀口質(zhì)量煮肋。
        PCBN刀具一般需要0.3～0. 8mm、10绎儡。的負(fù)倒棱與0. 05～0.13mm的刃口鈍囡响友，以增加刀刃強(qiáng)度和減少崩刃，改善刀具的抗沖擊能力蚯氯。負(fù)倒棱可以采用專(zhuān)用夾具在刃磨機(jī)床上得到扳辉，鈍圓可以用金剛石油石手工完成。
　　5橄浓、檢驗(yàn)
　　對(duì)于PCD與PCBN刀具粒梦，在采用上述設(shè)備和工藝的條件下，刀具幾何角度贮配、尺寸和表面粗糙度要求谍倦，一般都能精確保證。檢測(cè)主要是觀察刀刃的質(zhì)量泪勒≈缰可以
采用放大倍數(shù)為30～50倍的工具顯微鏡。普通刀具的刀刃鋸齒度可控制在0. 02mm之內(nèi)圆存，對(duì)于精度更高的刀具叼旋，刀刃鋸齒度應(yīng)小于1—5um。

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