為了滿足當今世界環(huán)保的挑戰(zhàn)南椒，汽車制造生產的趨勢聚焦于降低燃油消耗和減輕汽車重量夭菲。這些要求通過研發(fā)機械性能更高的新材料來實現(xiàn)旺胳。當這些材料的開發(fā)達到了預期的目標時隐辟，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画柜。

　　在聚晶金剛石(PCD)的刀具系列中，進展也越來越快栈碰。第一次合成是在二十世紀五十年代围杉，PCD現(xiàn)在在全球范圍內使用，并被看成是強有力的節(jié)約成本的刀具解決方案寸颇。

　　有色工件材料范圍內弄讥，對于一系列的非鐵系工件材料，如鋁合金础健、塑料谋啃、增強塑料、陶瓷蹂喻、石墨和范圍廣泛的其它工件材料葱椭，它是一種性能無與倫比的刀具材料。

PCD刀具特性

金剛石

　　金剛石本質上是一種純碳口四。已知的碳有兩種形態(tài)：石墨和金剛石孵运。在石墨形態(tài)中，碳原子為六邊形排列蔓彩，在一個平面內的原子間距大治笨，這使得材料很軟。但是就金剛石而言赤嚼，碳原子是以一種等軸或立方的晶體結構進行排列旷赖。正是這種獨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。其努氏硬度更卒、斷裂韌性等孵、導熱性性能見圖1、2蹂空、3俯萌。

　　　　　　　　圖1 努氏硬度

　　　　　　　　圖2 斷裂韌性

　　　　　　　　圖3 導熱性

制備工藝

　　PCD是由大量隨機定向的金剛石顆粒在極困難的條件下進行人工合成得到的。它通過在高壓高溫下燒結精選的金剛石顆粒進行制備羹授。燒結過程在金剛石穩(wěn)定區(qū)內被嚴格地控制轩苔，于是生產出一種極硬且耐磨的結構。

特性

　　PCD是由大量隨機定向的金剛石顆粒在極困難的條件下進行人工合成得到的擎势。它通過在高壓高溫下燒結精選的金剛石顆粒進行制備旅榨。燒結過程在金剛石穩(wěn)定區(qū)內被嚴格地控制，于是生產出一種極硬且耐磨的結構索官。

特性

　　以聚晶形態(tài)組成的金剛石提供了一種強大的切削刀具狰了，它提供極好的硬度及由此得到的耐磨性滨鼠，并與聚晶結構所帶來的極佳韌性相結合势瘤。此外乐标，金剛石擁有所有刀具材料中最高的導熱性，使得熱量迅速從切削刃傳遞出來勃否。

　　除PCD與鐵的高親合力以外姚损，PCD不會與工件材料粘結，在正確的切削參數(shù)下避掩，積屑瘤是最小化的紊徊。

　　所有的Secomax PCD刀具都擁有鏡面拋光的前刀面，提供最低的摩擦系數(shù)和光滑的切削刃鬼雀。

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顷窒。盡管鋁合金的生產在能量消耗上具有更大的初始需求，但在長期運作中證明有更多的益處源哩，這些合金的性能將超過其它與其競爭的材料鞋吉。純鋁的硬度低、耐腐蝕励烦。舉例講谓着，添加銅或鎂等合金元素將使該材料具有更高的強度。巿場上有很多種鋁合金坛掠，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系列赊锚。鍛造和鑄造鋁合金之間有明顯的分界線，各有幾種不同的材質等級屉栓，而且有各式各樣的硬化處理性能舷蒲。

　　對于硅(Si)含量低到中等的硅合金來說，PCD在銑削應用與粗加工中提供了最好的耐磨性系瓢，見下表阿纤。

　　所遭遇到的最常見的問題應該是積屑瘤。即使是很高的切削速度撼由，加工低硅鋁合金時也會發(fā)生這種情況荡将。切削刃的幾何角度和質量必須要被小心地應用。

　　采用這樣的參數(shù)狭鳖，當與工件的接觸時間越久您账，產生的熱量上升，其直接的影響就是刀具壽命的縮短拳沙。

　　對于加工高硅鋁合金爽附，PCD的耐磨性被完全地利用。關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系怔惯，硅顆粒越大導致工件的耐磨性提高蝗淡。見圖4。

　　刀具的質量對于鋁合金加工應用的成功將有相當重要的作用：跳動量低將防止切削刃的負載不一致庞取。

　　對于PCD刀具避顶，磨損的發(fā)展隨著切削速度逐漸提升烈瑰，直到切削速度高于引起磨損迅速上升的轉折點。當?shù)毒邏勖s短時蟋软，應降低切削速度镶摘。

　　刀具壽命很大程度上并不依賴于進給量。只要不發(fā)生切削刃微崩岳守，高進給量通称喔遥可以提供更快的金屬移除率而不縮短刀具壽命。然而湿痢，它不應超過刀尖半徑值的一半涝缝。對于切削深度，山高刀具推薦切削刃長度的65%為最大值譬重，見圖5俊卤。SECOMAX PCD刀片經過拋光的表面意味著冷卻液并非必需。然而害幅，當切削刃周圍形成績屑瘤或產生切屑堆積時消恍，冷卻液可以為您提供幫助。

金屬基復合材料

　　金屬基復合材料 (MMC) 是鋁或鈦鋁為基體所制成的以现，這是迄今最常見的基體材料狠怨。添加到基體材料的是一種陶瓷增強劑，最常見的是顆粒形式邑遏，但偶爾也會發(fā)現(xiàn)更難加工的纖維形式秫玉。一系列陶瓷材料被用于MMC，但目前最常見的是Si路旬。根據需求的材料耐磨性耀到，添加的含量為15-40%。

　　在以下零件哑回，這些材料正在逐步替換像鑄鐵這樣的重材料： 剎車盤　發(fā)動機缸體　活塞　缸套

　　當加工MMC時莲吐，切削速度應與材料中的陶瓷含量相適應。陶瓷增強劑的含量越高伊哮，工件就越耐磨稠眠，因此為了保護切削刃，切削速度應該更低问嬉。正角切削刃通常在鋁合金加工時是被接受的碱暗，但是負角刀片為嚴重增強的材料提供強化的切削刃。

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)炮姑。最普遍的應用之一是對裝有灰鑄鐵缸套發(fā)動機缸體的硅鋁材料進行面銑杖户。加工這些雙金屬零件對刀具供應商產生一個挑戰(zhàn)，在對其中一種金屬進行加工時得心應手的刀具材料通常對另一種金屬就不會很有效。就面銑硅鋁發(fā)動機缸體而言包归，解決方案可以是采用PCD擅编，假定已經執(zhí)行以下建議。

　　當使用PCD時箫踩，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行加工谭贪。用PCD加工鐵系金屬的灰鑄鐵時將導致快速的化學磨損境钟。化學磨損需要熱量來使其發(fā)展俭识，因此慨削，為了使PCD刀具上的化學磨損最小化，切削速度應該降低并且使用充足的冷卻液套媚。

　　對于這樣的加工缚态，最好的材質等級應該是粗顆粒度并具有盡可能高熱穩(wěn)定性的PCD30M。通過結合充足的冷卻液與在低切削速度下應用正確的材質等級堤瘤，高效地加工諸如硅鋁發(fā)動機缸體之類的雙金屬材料是可行的玫芦。

其它現(xiàn)有的雙金屬發(fā)動機，缸體由鋁合金組成(Si含量低)本辐，而缸套采用粉末燒結材料守涤，或缸套采用MMC材料。

碳纖維合成材料

　　有了改進功率重量比的目標懂崭，通過在塑料溃艺、鋁合金、鈦合金等基體中混合纖維(碳处淘、玻璃睡硫、SiC、芳族聚醯胺等)栈眉，已經開發(fā)出很多種合成材料趣闹。纖維可長可短，可以是導向型或平行型榛架。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兜诞。

　　用于航空航天最普遍的復合材料是CFRP(碳纖維W強塑料)，PCD刀具對它特別有效忽畏。切削加工應該在應用過高進給速度而導致纖維剝落的風險和由于切削速度過高而導致切削刃微崩的風險之間給予平衡惋涌。

　　即使是鋒利的切削刃要去穿過軟的芯部，碳纖維的增強作用將使切削刃快速鈍化赖钞。它在玻璃纖維強化材料上更加明顯腰素。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、泵零件和套筒弓千。

鈦合金

　　屬于超級合金的范疇衡便，鈦合金通常表現(xiàn)為在高溫下有優(yōu)越的機械和化學性能，但是對可加工性不利洋访。采用PCD刀具镣陕，你可以用硬質合金刀具三倍的切削速度，并以小時來計算刀具壽命姻政。

塑料與增強塑料

　　總的感覺是塑料材料的加工很容易呆抑。然而，軟塑料并不總是非常穩(wěn)定汁展，假如沒有應用正確的切削參數(shù)鹊碍，加工過程總是要產生熱量，可能影響諸如表面結構與顏色等尺寸與材料的屬性食绿。PCD刀具對耐磨塑料(塑料用碳纖維(CF)和玻璃纖維(GF)進行強化)特別有效侈咕。

石墨

　　對合成石墨進行的大多數(shù)加工是為了生產電極。石墨雖軟屏酌，但非常耐磨庇讥。即使當切削速度達到1000m/min時，PCD的刀具壽命仍將所向披靡予问。

紫銅與黃銅

　　當沒有合金化時沽糕，這是相當容易加工的材料。當銅用鈹來強化時啤糙，需要降低切削速度启血。

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