技術(shù)文章
金剛石涂層氧化鋯加工刀具
發(fā)布時(shí)間:2025-12-15
金剛石涂層氧化鋯加工刀具的特點(diǎn):
理想刀具材料應(yīng)具有耐磨性,以延長(zhǎng)刀具使用壽命;具有高斷裂韌性,以便承受高切削力。但大多數(shù)具有較好斷裂韌性刀具材料(如高速鋼)通常不具備很好耐磨性,而具有良好耐磨性材料(如陶瓷材料)往往斷裂韌性又不好。選擇使用金剛石涂層氧化鋯加工刀具能解決以上技術(shù)問(wèn)題。
(1)CVD金剛石涂層與非晶金剛石涂層區(qū)別
非晶金剛石(也稱為類金剛石碳——譯注)涂層采用PVD工藝沉積一種碳膜。它既具有一部分金剛石SP3鍵,又具有一部分碳SP2鍵;其成膜硬度很高,但又低于金剛石膜硬度;其厚度也比我們通常沉積金剛石膜要薄一些。加工石墨時(shí),非晶金剛石涂層刀具壽命未涂層硬質(zhì)合金刀具2-3倍。與之相比,CVD金剛石則采用CVD工藝沉積純金剛石涂層,加工石墨時(shí)刀具壽命硬質(zhì)合金刀具12-20倍,從而可減少換刀次數(shù),進(jìn)步加工可靠性精度一致性。
(2)不能用金剛石刀具加工淬硬鋼
金剛石由碳原子構(gòu)成。某些材料受熱時(shí),會(huì)從金剛石吸出碳原子并工件形成碳化物。鐵就此類材料之一。用金剛石刀具加工鐵族材料時(shí),摩擦產(chǎn)生熱量會(huì)使金剛石碳原子擴(kuò)散到鐵,從而造成金剛石涂層因化學(xué)磨損而提前失效。
(3)重磨(或)重涂層金剛石涂層刀具質(zhì)量難以保證由于刀具表面天生涂層為純金剛石,因此用金剛石磨輪對(duì)刀具進(jìn)行重磨需要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。此外,為使金剛石生長(zhǎng)而采用刀具。制備工藝會(huì)改變刀具表面化學(xué)特性,由于涂層時(shí)要求對(duì)這種化學(xué)特性進(jìn)行非常**控制,因此刀具重新涂層效果難以得到保證。
(4)金剛石涂層氧化鋯加工刀具壽命各不相同
與任何其他刀具一樣,金剛石涂層刀具壽命也各不相同,主要取決于被切削材料、選用進(jìn)給率切削速度,以及工件幾何外形等。一般來(lái)說(shuō),加工石墨金剛石涂層刀具壽命未涂層硬質(zhì)合金刀具10-20倍,某些情況下甚至可能更長(zhǎng)。這樣,就能用一把刀具完成幾乎任何加工任務(wù),無(wú)需因刀具磨損而換刀,避免了加工斷重新校準(zhǔn),從而有可能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守加工。復(fù)合材料加工,也可能獲得較長(zhǎng)刀具壽命。
據(jù)報(bào)道,加工高密度玻璃纖維、碳纖維Gl0-FR4等難加工復(fù)合材料時(shí),金剛石涂層刀具壽命可高達(dá)未涂層硬質(zhì)合金刀具70倍。
(5)金剛石涂層剝落可以預(yù)防涂層剝落金剛石涂層刀具一個(gè)嚴(yán)重題目,也一個(gè)常見(jiàn)題目(尤其加工碳纖維之類材料時(shí)),會(huì)導(dǎo)致刀具壽命難以猜測(cè)。上世紀(jì)90年代后期,界面化學(xué)特性被確定為影響金剛石涂層粘附性能重要因素。通過(guò)選擇兼容性好硬質(zhì)合金化學(xué)特性、采用適當(dāng)預(yù)處理技術(shù)公道沉積反應(yīng)條件,就有可能減輕或消除金剛石涂層剝落,穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)磨損模式。顯微鏡下觀察正常磨損金剛石涂層刀具,可以發(fā)現(xiàn),金剛石被穩(wěn)定磨損直至硬質(zhì)合金基體,而沒(méi)有發(fā)生崩刃或剝落。
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