超硬刀具材料专家-华菱超硬深度解读PCD金刚石刀具

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我们也都知道好钢要用到刀刃上，先进的加工设备与高性能的数控刀具在机械加工中缺一不可相辅相成，只有两者配合才能发挥应有的效能并取得符合预期的良好经济效益。随着我国超硬刀具材料的迅猛发展，PCD刀具材料的物理、力学性能以及切削加工性能都得到了大大的改善，应用范围也不断扩大，在某些领域已完全可以替代进口刀具。

刀具材料应具备基本性能——国内知名刀具专家-华菱超硬总结

刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工工件质量以及综合成本来说影响较大。加工刀具在切削过程中要承受高压、高温、摩擦、冲击以及振动等作用。因此，刀具材料必须具备以下四种性能：

一、耐热性：刀具材料的耐热性必须良好，应能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。

二、硬度和耐磨性：刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在洛氏硬度HRC60以上。刀具的材料硬度越高，耐磨性相对也就越好。

三、耐热性：刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化性能。四、工艺性能及经济适用性：刀具材料应具备良好的锻造性能、热处理性能、焊接性能以及磨削加工性能等；在性能满足的同时追求经济性，性价比往往是客户关注因素：就如国产刀具华菱超硬CBN及PCD刀具材质均选用国外进口材质，设备也为进口设备，性能对标进口知名品牌，属于高端国产知名刀具，价格也较为合适。

PCD刀具材料的种类、性能、特点、应用

我们都知道金刚石是碳的一种同素异构体，它是目前已知自然界中最硬的材料。金刚石刀具拥有其他刀具无法比拟的高硬度、高耐磨性以及高导热性能，在加工有色金属以及非金属复合材料中得到了广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具。其在加工过程中可以其出色的高稳定性、高效率、耐磨寿命长闻名数控加工界，是加工降本提效不可或缺的工具。

金刚石刀具的种类

1. 天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具；

2. CVD（化学气相沉淀法）金刚石刀具：自从上世纪70年代末至80年代初，日本用化学气相沉积法(CVD)在异质基体(如硬质合金、陶瓷等)上合成金刚石膜，CVD金刚石的结构和特性与天然金刚石完全相同；

CVD金刚石性能与天然金刚石十分接近，其具有天然单晶金刚石和聚晶PCD金刚石两者的优点，大大弥补了其中任意一种材质的不足；

3. PCD（聚晶）金刚石刀具：由于天然金刚石材质价格十分昂贵，因此用于机械切削加工中多为聚晶PCD金刚石刀具，自上世纪世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石，简称PCD刀片研制成功以后，在越来越多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。PCD原料来源丰富，其价格与天然金刚石相差数十倍。

金刚石刀具的性能特点

1. 超高的硬度和耐磨性：金刚石是目前已知自然界中最硬的材料，自然具备极高的耐磨性能，加工高硬度材料工件时，其寿命可比硬质合金刀具高几十甚至上百倍；

2. 具有很低的摩擦系数：金刚石与部分有色金属之间的摩擦系数相较于其他刀具都低也就是加工时变形量小，可减小切削力；

3. 切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，天然单晶金刚石刀具可高达0.002～0.008μm，能进行超薄切削和超精密加工；

4. 具有较低的热膨胀系数：金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，由切削热引起的刀具尺寸的变化很小，这对尺寸精度要求很高的精密和超精密加工来说尤为重要。

5. 具有很高的导热性能：金刚石的导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，刀具切削部分温度低。

金刚石刀具的应用

金刚石刀具多用于在高速下对有色金属及非金属材料进行精细切削及镗孔。适合加工各种耐磨非金属，如玻璃钢粉末冶金毛坯，陶瓷材料等；各种耐磨有色金属，如各种硅铝合金；各种有色金属光整加工；像最近新能源领域的崛起，重要新能源汽车石墨电池的加工也是使用金刚石刀具，如CDW010材质，CDW025材质，CDW302材质PCD刀具（金刚石刀具），它们的切削刃口部位都是金刚石材质，相比金刚石涂层刀具（只有表面25μm厚的金刚石材料）使用寿命更长，效率更高，更适合石墨板的铣削、钻孔等工序。