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PCD刀具的特点及其使用方法介绍
2006年2月23日 10:27  来源:MW35.com

   价格变化
  

   过去,价格昂贵一直是影响用户广泛接受PCD(聚晶金刚石刀具的一个主要障碍,但现在情况发生了很大变化。业界估计,在过去的两三年中,PCD刀具的价格已下降了40%~60%。出现PCD刀具价格"跳水"的原因之一是市场供大于求。在20世纪90年代初,PCD刀具的发展势头开始超过传统的硬质合金刀具,在随后的十年中,对PCD刀具的市场需求不断增加。但是,随着PCD刀具制造技术的成熟,其销售增长势头开始减缓。此外,新进入PCD刀具制造业的竞争者也动摇了原有的市场价格体系。PCD刀具价格下降的另一个原因是刀具制造成本不断降低,刀具制造工艺(如用于金刚石毛坯粗加工的EDM工艺、切削刃精密加工工艺等)不断改进。此外,与十年前相比,加工PCD刀具用的金刚石砂轮质量显著提高,成本则大大下降。我国对PCD刀具的需求不断增加。

   刀具特点


   用PCD刀具加工制工件具有刀具寿命长、金属切除率高等优点,其缺点是刀具价格昂贵,加工成本高。这一点在机械制造业已形成共识。但近年来PCD刀具的发展与应用情况已发生了许多变化。如今的铝材料在性能上已今非昔比,在加工各种新开发的铝合金材料(尤其是高硅含量复合材料)时,为了实现生产率及加工质量的最优化,必须认真选择PCD刀具的牌号及几何参数,以适应不同的加工要求。PCD刀具的另一个变化是加工成本不断降低,在市场竞争压力和刀具制造工艺改进的共同作用下,PCD刀具的价格已大幅下降50%以上。上述变化趋势导致PCD刀具在铝材料加工中的应用日益增多,而刀具的适用性则受到不同被加工材料的制约。

   正确使用


   切削加工铝合金材料时,硬质合金刀具的粗加工切削速度约为120m/min,而PCD刀具即使在粗加工高硅铝合金时其切削速度也可达到约360m/min。刀具制造商推荐采用细颗粒(或中等颗料)PCD牌号加工无硅和低硅铝合金材料。采用粗颗粒PCD牌号加工高硅铝合金材料。如铣削加工的工件表面光洁度达不到要求,可采用晶粒尺寸较小的修光刀片对工件表面进行修光加工,以获得满意的表面光洁度。
  

   PCD刀具的正确应用是获得满意加工效果的前提。虽然刀具失效的具体原因各不相同,但通常是由于使用对象或使用方法不正确所致。用户在订购PCD刀具时,应正确把握刀具的适应范围。例如,用PCD刀具加工黑色金属工件(如不锈钢)时,由于金刚石极易与钢中的碳元素发生化学反应,将导致PCD刀具迅速磨损,因此,加工淬硬钢的正确选择应该是PCBN刀具。
  

   一般来说,为了减小切削力,防止产生积屑瘤,PCD刀具应采用正切削角。但在加工高硅铝合金时(尤其在用PCD刀具替代硬质合金刀具进行加工时),PCD刀具的后角最好比原硬质合金刀具采用的后角(如250)略微减小,以改善PCD刀具切削刃对高硅铝合金的切削性能。PCD刀具的正前角也不宜过大,因为刀具前角越大,其切削刃强度越低,换句话说,PCD刀具的后角越小,切削刃的强度越高。为了在保证刀具为正切削角的前提下尽可能提高切削刃强度,美国一家公司将具有负前角的CNMX刀片焊接在PCD刀具刀尖部位并形成正切削角,这样,刀片的负前角既提供了较高的切削刃强度,又不会影响刀具的正常切削。制备PCD刀具切削刃时,不需对金刚石刀尖作过多工艺处理,对于PCD铣刀,可对切削刃进行轻微刃磨,此外,使切削刃产生一定的轴向倾角也有助于提高PCD刀具的切削性能。
  

   PCD刀片的成功应用不仅仅取决于合理选用刀具几何参数和切削参数,有时还需要刀具供应商对刀具使用中遇到的问题提供解决方案。例如,某大型汽车零件加工车间采用J&M金刚石工具公司提供的PCD刀片进行铣槽加工,原来每片PCD金刚石刀片可加工1500个零件,但加工产生的切屑会损伤零件表面,为此,J&M公司提出用EDM(放电加工)工艺在金刚石刀片顶部加工一条径向断屑槽的解决方案,并专门定制了50片刀片,从而有效解决了这一问题。现在每片PCD刀片加工的零件数已由1500件提高到4300件。

 
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