金剛石刀具的種類
① 天然金剛石刀具:天然金剛石作為切削刀具已有上百年的歷史了,天然單晶金剛石刀具經(jīng)過精細(xì)研磨,刃口能磨得極其鋒利,刃口半徑可達(dá)0.002μm,能實(shí)現(xiàn)超薄切削,可以加工出極高的工件精度和極低的表面粗糙度,是公認(rèn)的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。
② PCD金剛石刀具:天然金剛石價(jià)格昂貴,金剛石廣泛應(yīng)用于切削加工的還是聚晶金剛石(PCD),自20世紀(jì)70年代初,采用高溫高壓合成技術(shù)制備的聚晶金剛石(Polycrystauine diamond,簡稱PCD刀片研制成功以后,在很多場合下天然金剛石刀具已經(jīng)被人造聚晶金剛石所代替。PCD原料來源豐富,其價(jià)格只有天然金剛石的幾十分之一至十幾分之一。PCD刀具無法磨出極其鋒利的刃口,加工的工件表面質(zhì)量也不如天然金剛石,現(xiàn)在工業(yè)中還不能方便地制造帶有斷屑槽的PCD刀片。因此,PCD只能用于有色金屬和非金屬的精切,很難達(dá)到超精密鏡面切削。
③ CVD金剛石刀具:自從20世紀(jì)70年代末至80年代初,CVD金剛石技術(shù)在日本出現(xiàn)。CVD金剛石是指用化學(xué)氣相沉積法(CVD)在異質(zhì)基體(如硬質(zhì)合金、陶瓷等)上合成金剛石膜,CVD金剛石具有與天然金剛石完全相同的結(jié)構(gòu)和特性。CVD金剛石的性能與天然金剛石相比十分接近,兼有天然單晶金剛石和聚晶金剛石(PCD)的優(yōu)點(diǎn),在一定程度上又克服了它們的不足。
機(jī)械刀具的發(fā)展
當(dāng)前,我國的機(jī)械加工業(yè)迅速發(fā)展,一些切割難度比較大的材料在材料工業(yè)和精密機(jī)械工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。而要想滿足現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展需求,還需要科學(xué)使用一些強(qiáng)度高、韌性好的工具。因此,硬質(zhì)材料刀具便逐漸應(yīng)用到機(jī)械加工業(yè)中。本篇文章針對(duì)硬質(zhì)材料刀具的發(fā)展歷程,著重探討了硬質(zhì)材料刀具在機(jī)械加工中的應(yīng)用,以供同行業(yè)朋友相互參考借鑒。
現(xiàn)代制造技術(shù)隨著激烈的市場競爭迅速發(fā)展,機(jī)械制造業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)備零件的要求也日益提高,尤其是對(duì)于機(jī)械零件結(jié)構(gòu)性能的要求不斷提升。因此,社會(huì)上便逐漸出現(xiàn)了具備各種性能的新材料,這些新材料不僅對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械加工刀具提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),而且加工難度相當(dāng)大。這時(shí),先進(jìn)的切削刀具便成為機(jī)械加工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵,而硬質(zhì)材料刀具無可厚非地應(yīng)用到了現(xiàn)代機(jī)械加工中。上世紀(jì)五十年代,美國科學(xué)家將人造金剛石、結(jié)合劑,以及碳化硼微粉作為原材料,在高溫高壓的條件下進(jìn)行反應(yīng),將燒結(jié)出的聚晶塊作為刀具的主要材料。發(fā)展到上世紀(jì)七十年代之后,人們逐漸研究出復(fù)合片材料,這樣的材料是對(duì)金剛石與硬質(zhì)合金結(jié)合生產(chǎn)的,或者是氮化硼與硬質(zhì)合金結(jié)合生產(chǎn)的。這樣的技術(shù)將硬質(zhì)合金視為基體,使用壓制或者燒結(jié)等方法在基體的表面形成一層金剛石而得到的,金剛石大約厚0.5到1毫米。這樣的材料不僅能夠提升材料的抗彎性,而且將傳統(tǒng)材料不易焊接的問題有效解決。這便促進(jìn)了硬質(zhì)材料刀具進(jìn)入應(yīng)用階段。
硬質(zhì)合金刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具,又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具,還包括磨具。絕大多數(shù)的刀具是機(jī)用的,但也有手用的。由于機(jī)械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料,所以'刀具'一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱為木工刀具刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具,又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具,還包括磨具。絕大多數(shù)的刀具是機(jī)用的,但也有手用的。由于機(jī)械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料,所以'刀具'一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱為木工刀具。
刀具的發(fā)展在人類進(jìn)步的歷史占有重要的地位。中國早在公元前28~前20世紀(jì),就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國后期(公元世紀(jì)),由于掌握了滲碳技術(shù),制成了銅質(zhì)刀具。當(dāng)時(shí)的鉆頭和鋸,與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。
然而,刀具的快速發(fā)展是在18世紀(jì)后期,伴隨蒸汽機(jī)等機(jī)器的發(fā)展而來的。1783年,法國的勒內(nèi)首先制出銑刀。1792年,英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關(guān)麻花鉆的發(fā)明早的文獻(xiàn)記載是在1822年,但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。
那時(shí)的刀具是用整體高碳工具鋼制造的,許用的切削速度約為5米/分。1868年,英國的穆舍特殊制成含鎢的合金工具鋼。1898年,美國的泰勒和.懷特發(fā)明高速鋼。1923年,德國的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。
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