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金刚石材料刀具简介可以制成切削刀具的金刚石材料有天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、化学气相沉积法(CVD)金刚石厚膜、人造聚晶金刚石复合片等。
1、天然单晶金刚石天然单晶金刚石是一种各向异性的单晶体。
硬度达HV9000-10000，是自然界中最硬的物质。
这种材料耐磨性极好，制成刀具在切削中可长时间保持尺寸的稳定，故而有很长的刀具寿命。
天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。
可用于制作眼科和神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜的曲面；可用于切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰的花纹；最重要的用途在于高速超精加工有色金属及其合金。
如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。
用天然金刚石制作的超精加工刀具其刀尖圆弧部分在400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。
表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。
天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为(0.2-0.5)Gpa。
热稳定性差，温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。
温度再高就会碳化。
另外，它与铁的亲和力很强，一般不适于加工钢铁。
2、人造单晶金刚石人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到的目前有戴比尔斯(DE-BEERS)生产的工业级单晶金刚石材料。
这种材料硬度略逊于天然金刚石。
其它性能都与天然金刚石不相上下。
由于经过人工制造，其解理方向和尺寸变得可控和统一。
随着高温高压技术的发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。
由于这种材料有相对较好的一致性和较低的价格，所以受到广泛的注意。
作为替代天然金刚石的新材料，人造单晶金刚石的应用将会有大的发展。
3、人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成的多晶体材料。
一般情况下制成以硬质合金为基体的整体圆形片，称为聚晶金刚石复合片。
根据金刚石基体的厚度不同，复合片有1.6mm、3.2mm、4.8mm等不同规格。
而聚晶金刚石的厚度一般在0.5mm左右。
金刚石刀具在数控机床中的应用随着科技的不断进步和发展，数控机床在工业领域中扮演着重要的角色。
数控机床的出现大大提高了生产效率和加工质量，而金刚石刀具作为一种高性能的切削工具，在数控机床中的应用也越来越广泛。
本文将探讨金刚石刀具在数控机床中的应用，并分析其优势和挑战。
一. 金刚石刀具的基本特性金刚石刀具由金刚石颗粒和金属粉末经压制、烧结等工艺制成，具有极高的硬度、耐磨性和热稳定性。
这些特性使得金刚石刀具在切削加工中具备以下优势：1. 高硬度：金刚石刀具的硬度仅次于金刚石，可用于切削超硬材料如陶瓷和高硬度合金等。
2. 耐磨性：金刚石刀具具有出色的耐磨性，可在切削过程中保持较长的使用寿命。
3. 热稳定性：金刚石刀具具有良好的热稳定性，可承受高温切削环境下的工作，不易变形。
二. 金刚石刀具在数控机床中的应用领域1. 切削加工金刚石刀具广泛应用于数控机床的切削加工领域，包括车削、铣削、钻削、磨削等。
由于金刚石刀具的高硬度和耐磨性，可用于加工硬度较高的材料，如钛合金、高速钢等。
同时，金刚石刀具还能够提供更高的加工精度和表面质量。
2. 精密加工在数控机床的精密加工中，金刚石刀具的应用更能体现出其独特的优势。
例如，在汽车零部件的精密加工过程中，采用金刚石刀具可以实现更高的加工精度和更好的表面质量。
3. 工具磨损监测由于金刚石刀具的耐磨性较高，因此可以通过监测金刚石刀具的磨损情况，准确地评估刀具的使用寿命。
这对机床的保养和刀具的及时更换具有重要意义，可降低生产成本，并提高生产效率。
三. 金刚石刀具在数控机床中的挑战虽然金刚石刀具在数控机床中有广泛的应用前景，但面临着一些挑战和限制：1. 成本高昂：金刚石刀具的制造成本较高，所以其售价也相对较高，这给广泛应用带来了一定的限制。
2. 技术要求高：金刚石刀具的加工工艺复杂，需要高精度和高温高压的条件，所以其生产过程要求较高的技术水平。
3. 刀具表面质量难以保证：由于金刚石刀具的硬度很高，常规的抛光或修整技术难以完成对其表面的加工，从而可能会影响到加工表面质量。
金刚石刀具金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点。
可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。
金刚石刀具类型繁多，性能差异显著，不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。
天然金刚石刀具目前主要用于紫铜及铜合金和金、银、铑等贵重有色金属，以及特殊零件的超精密镜面加工，如录相机磁盘、光学平面镜、多面镜和二次曲面镜等。
但其结晶各向异性，刀具价格昂贵。
PCD的性能取决于金刚石晶粒及钴的含量，刀具寿命为硬质合金(WC基体)刀具的10～500倍。
主要用于车削加工各种有色金属如铝、铜、镁及其合金、硬质合金和耐磨性极强的纤维增塑材料、金属基复合材料、木材等非金属材料。
切削加工时切削速度、进给速度和切削深度加工条件取决于工件材料以及硬度。
人造聚晶金刚石复合片(PDC)性能和应用接近PCD刀具，主要用在有色金属、硬质合金、陶瓷、非金属材料(塑料、硬质橡胶、碳棒、木材、水泥制品等)、复合材料等切削加工，逐渐替代硬质合金刀具。
由于金刚石颗粒问有部分残余粘结金属和石墨，其中粘结金属以聚结态或呈叶脉状分布会减低刀具耐磨性和寿命。
此外存在溶媒金属残留量，溶媒金属与金刚石表面直接接触。
降低(PDC)的抗氧化能力和刀具耐热温度，故刀具切削性能不够稳定。
金刚石厚膜刀具制备过程复杂，因金刚石与低熔点金属及其合金之间具有很高的界面能。
金刚石很难被一般的低熔点焊料合金所浸润。
可焊性极差，难以制作复杂几何形状刀具，故TDF焊接刀具不能应用在高速铣削中。
金刚石涂层刀具可以应用于高速加工，原因是除了金刚石涂层刀具具有优良的机械性能外，金刚石涂层工艺能够制备任意复杂形状铣刀，用于高速加工如铝钛合金航空材料和难加工非金属材料如石墨电极等。
显示为纯金刚石。
ND是目前已知矿物中最硬的物质，主要用于制备刀具车刀。
天然金刚石刀具精细研磨后刃口半径可达0.01～0.002µm。
金刚石刀具标准引言金刚石是一种无色晶体，硬度排名世界第一。
由于其优异的硬度和耐磨性能，金刚石被广泛用作工业材料，特别是在切削和磨削工具领域。
本文将介绍金刚石刀具的标准，包括金刚石刀具的分类、性能要求、测试方法以及标准化组织。
一、金刚石刀具的分类根据金刚石刀具的用途和结构，金刚石刀具可以分为以下几类：1.金刚石砂轮：用于磨削和抛光材料的表面，例如金属、玻璃、陶瓷等。
2.金刚石锯片：用于切割各种材料，如石材、玻璃、陶瓷、金属等。
3.金刚石钻头：主要用于钻孔，可钻取混凝土、砖石、岩石等硬质材料。
4.金刚石刀片：用于切割各类材料，如金属、玻璃、陶瓷、塑料等。
二、金刚石刀具的性能要求由于金刚石具有高硬度、高耐磨性和高热导率等特点，金刚石刀具在使用过程中需要具备以下性能：1.高硬度：金刚石刀具应具有足够的硬度，以确保在切割和磨削过程中不易磨损。
2.高耐磨性：金刚石刀具应具有出色的耐磨性能，能够承受长时间的使用而不损坏。
3.高热导率：金刚石刀具应具备良好的热导率，以便及时散热，防止刀具过热。
4.良好的切削性能：金刚石刀具应具备良好的切削性能，以确保切削效果稳定。
三、金刚石刀具的测试方法为确保金刚石刀具的质量和性能符合标准要求，需要进行相应的测试。
以下是常用的金刚石刀具测试方法：1.硬度测试：通过Vickers硬度测试仪进行硬度测试，以确定金刚石的硬度。
2.耐磨性测试：使用标准化的磨损测试设备，在一定条件下进行耐磨性测试，评估金刚石刀具的耐磨性能。
3.热导率测试：采用热导率测试仪，测试金刚石刀具的热导率，以评估其散热性能。
4.切削性能测试：使用特定的材料进行切削实验，通过切削力、表面质量等指标评估金刚石刀具的切削性能。
四、金刚石刀具标准化组织金刚石刀具的制定和管理工作需要一个专门的标准化组织来制定和推广相关标准。
以下是一些国际上常用的金刚石刀具标准化组织：1.国际电工委员会（IEC）：IEC负责制定和推广有关电气、电子和相关技术的国际标准，其中包括金刚石刀具的相关标准。
金刚石刀片的分类及应用金刚石刀片是一种采用金刚石作为刀片切割工具上的切削物料的硬质金属产品，它具有非常高的硬度和耐磨性，因此在切割、磨削等工业领域有着广泛的应用。
金刚石刀片的分类主要根据其使用环境、切削物料和工作方式等因素。
以下是几种常见的金刚石刀片分类及其应用：1. 粉末冶金金刚石刀片粉末冶金金刚石刀片是通过将金刚石粉末与金属粉末混合，并经高温高压制得的刀片。
该类金刚石刀片具有较高的强度和耐磨性，适用于切割硬质材料如岩石、陶瓷、玻璃、木材等。
2. 镀覆金刚石刀片镀覆金刚石刀片是将金刚石晶体通过电镀或熔连接技术镀覆在刀片表面的一种刀片。
它具有较高的强度和耐磨性，适用于切割石材、建筑材料、陶瓷等。
3. 电镀金刚石刀片电镀金刚石刀片是将金刚石颗粒通过电化学沉积在刀片表面的一种刀片。
通过控制电流密度、镀液成分等因素可实现不同规格和性能的刀片制备。
它具有优秀的耐磨性和高温稳定性，适用于切割石材、陶瓷、光学玻璃等。
4. 绑焊金刚石刀片绑焊金刚石刀片是将金刚石颗粒通过焊接工艺绑定在刀片上的一种刀片。
它具有较高的强度和耐磨性，适用于切割石材、陶瓷、光学玻璃、大理石等。
5. 超硬合金金刚石刀片超硬合金金刚石刀片是将金刚石颗粒通过高温高压工艺与钨钴合金等金属粉末共烧制成型的刀片。
由于超硬合金的优异性能和金刚石颗粒的超硬性，该类刀片具有出色的切削性能和较长的使用寿命，适用于切割高硬度材料。
金刚石刀片的应用范围广泛，主要有以下几个方面：1. 建筑行业在建筑行业中，金刚石刀片常用于切割石材、混凝土、砖块等材料。
它具有快速、精确和高效的特点，可以用于建筑物的修复、改建以及道路建设等工程。
2. 木工行业金刚石刀片在木工行业中被广泛使用，可以用于切割木材、刨削木材等。
其高硬度和耐磨性使得切割更加精准、平滑，并且能够延长刀片的使用寿命。
3. 家具制造业家具制造业中，金刚石刀片可以用来切割加工各种材料，例如纤维板、中密度板、实木等。
在数控刀具中，金刚石（60~70%）主要用来做磨具和磨料，部分做成金刚石笔或金刚石滚轮用来修整砂轮。
只有少量的用来制作切削刀具。
金刚石刀具的种类如下。
金刚石刀具1、金刚石刀具的特点（1）具有极高的硬度和耐磨性金刚石的硬度为10000HV，比硬质合金的硬度（120~1800HV）和陶瓷刀具材料的硬度（1800~2100HV）高5~8倍。
刀具的耐磨性为硬质合金的80~120倍，而人造金刚石的耐磨性，为硬质合金的60~80倍。
PCD金刚石的硬度一般为6000~9000HV，而CVD 金刚石的硬度为10000HV。
（2）有较低的摩擦系数普通硬质合金对金属的摩擦系数为0.3~0.3，金刚石对有色金属的摩擦系数为0.1~0.3.低的摩擦系数在铣削加工中能降低切削力和切削热，减少刀具的磨损。
（3）切削刃十分锋利因为金刚石刀具硬度极高，又经过精心的刃磨与研磨，不仅让刀具的表面粗糙度值很低，刀刃的钝面半径可达0.1~0.5μm。
甚至达到0.008~0.005μm，为一般刀具的钝圆半径（5~50μm）的1/1000~1/6000。
因此切削刃特别锋利，可以从工件上切下极薄的一层金属，可用来进行精密切削。
（4）很高的导热率金刚石的导热率K为2000W/（m·K），为硬质合金导热率（20.93~83.74）的24~95倍。
导热率高，更容易把切削热带走，降低切削区温度，同时允许较高的切削速度铣削。
（5）较低的热膨胀系数金刚石的热膨胀系分别为高速钢的1/9~1/12，为硬质合金的1/5~1/7.因此，不会因切削热引起刀具尺寸发生变化，非常适用与对有色金属进行高速精密切削。
2、金刚石刀具材料的性能金刚石刀具的种类（1）天然单晶金刚石天然单晶金刚石是一种各向异性的单晶体。
硬度达HV9000-10000，是自然界中最硬的物质。
这种材料耐磨性极好，制成刀具在切削中可长时间保持尺寸的稳定，故而有很长的刀具寿命。
天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。
PCD的定义,PCD是英文Polycrystalline diamond的简称,中文直译过来是聚晶金刚石的意思.它与单晶金刚石相对应.摘自:中国机械资讯网聚晶金刚石（PCD）刀具发展1．概述1.1 PCD刀具的发展金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。
在刀具发展历程中，从十九世纪末到二十世纪中期，刀具材料以高速钢为主要代表；1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用；二十世纪五十年代，瑞典和美国分别合成出人造金刚石，切削刀具从此步入以超硬材料为代表的时期。
二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题，使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。
1.2 PCD刀具的性能特点金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。
金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。
在金刚石晶体中，碳原子的四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构的结合力和方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。
由于聚晶金刚石（PCD）的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。
但由于PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开。
PCD刀具材料的主要性能指标：①PCD的硬度可达8000HV，为硬质合金的80～120倍；②PCD的导热系数为700W/mK，为硬质合金的1.5～9倍，甚至高于PCBN和铜，因此PCD刀具热量传递迅速；③PCD的摩擦系数一般仅为0.1～0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4～1），因此PCD刀具可显著减小切削力；④PCD的热膨胀系数仅为0.9×10 -6～1.18×10 -6，仅相当于硬质合金的1/5，因此PCD刀具热变形小，加工精度高；⑤PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。
