現(xiàn)代社會的快速發(fā)展,也讓各行各業(yè)蓬勃發(fā)展,一些精密零配件越來越復(fù)雜,精密,也就對加工有著更高的質(zhì)量要求。
在現(xiàn)代工程材料的加工中,對于材料,新型材料的應(yīng)用也有著更多的要求,比如對材料硬度方面提出了更高要求,超硬的材料自然對加工的數(shù)控加工刀具也有著諸多要求,而普通的刀具以及很難實(shí)現(xiàn)這種要求了,因此超硬刀具應(yīng)運(yùn)而生。
超硬刀具主要指主要指、、MCD刀具、陶瓷刀具、 CVD刀具、ND刀具(ND是指天然鉆石),而MCD是人造鉆石,硬度稍微低一點(diǎn)點(diǎn),雖然都是超硬刀具,但是不同的刀具也有不同的特點(diǎn),加工不同的材料。
那么PCD/CBN/ND/MCD/CVD/陶瓷等超硬刀具有什么區(qū)別?可加工什么材料呢?
一、PCD刀具
pcd刀具是人造聚晶金剛石,由天然或人工合成的金剛石粉末與結(jié)合劑(其中含鈷、鎳等金屬)按一定比例在高溫(1000~2000℃)、高壓(5~10萬個大氣壓)下燒結(jié)而成固定直徑和厚度的PCD復(fù)合片,之后經(jīng)過切割,焊接、刃磨等工藝,制成PCD刀具。
通常情況下,PCD復(fù)合片的層厚約為0.3~1.0mm,可制成、,PCD車刀,PCD鉸刀,PCD鉆頭、以及各種非標(biāo)定制刀具等。
由于PCD在800攝氏度以上時,金剛石粉會溶解于鐵,因此不能加工含鐵元素的材料。
PCD刀具加工材料:
有色金屬及其合金——如鋁、銅、金、銀及其合金、壓鑄鋁、紫銅、硬質(zhì)合金等,針對壓鑄鋁件常用CDW085、CDW002材質(zhì),加工光潔度亮度更好。
復(fù)合材料——如石墨、碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料、鋁基碳化硅、玻璃鋼、金屬基復(fù)合材料等,針對復(fù)合材料常用CDW302、CDW010材質(zhì),耐用度好 壽命長。
其他非金屬難加工材料——如陶瓷、工程塑料、硬橡膠產(chǎn)品、半導(dǎo)體材料等。
二、CBN刀具
CBN(立方氮化硼)是一種硬度僅次于金剛石(鉆石)的材料,是繼人工合成金剛石之后,把軟的六方氮化硼(白石墨)在超高溫高壓條件下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成,是一種新型的無機(jī)超硬材料,在不同行業(yè)的加工領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。
CBN刀具加工材質(zhì):
高硬度鑄鐵——如高鉻鑄鐵、合金鑄鐵、鎳硬鑄鐵、白口鑄鐵均屬于高硬度鑄鐵,典型零部件有軋輥、工業(yè)泵等。針對高硬度鑄鐵常用BN-K1材質(zhì),優(yōu)勢顯著。
高硬度鋼件——如高錳鋼、高速鋼、淬火鋼等,典型零部件包括軋臼壁、高速鋼軋輥、淬硬齒輪/齒輪軸、軸承、滾珠絲杠、模具等。針對高硬度鋼件常用的CBN材質(zhì)為BN-S20、BN-S200、BN-H10、BN-H21材質(zhì)等。
灰鑄鐵(HT150/200/250/300等)——如發(fā)動機(jī)缸體/缸蓋、剎車盤、制動鼓、皮帶輪、離合器壓盤等均屬于灰鑄鐵件。常用CBN材質(zhì)為BN-S300和BNK30。
其他難加工材料——如粉末冶金、高溫合金材料,及鎳基、鐵基、鈷基等高硬度堆焊/噴焊/激光熔覆/熱噴涂材料工件。常見的CBN材質(zhì)為BN-K50、BN-H20、BN-K10等。
PCD刀具與CBN刀具有著相似點(diǎn),都可以用于高速切削加工,在汽車領(lǐng)域,汽車工業(yè)是重要的國民經(jīng)濟(jì)支柱之一,也是PCBN刀具和PCD刀具最好的應(yīng)用領(lǐng)域,淬火后的齒輪、軸承、汽車輪轂軸承單元、氣缸套、球籠萬向節(jié)、各種軸類零件、同步器齒轂、耐磨環(huán)等,鋁合金發(fā)動機(jī)缸體、缸套、活塞、輪轂、變速箱等,都要用到CBN刀具和PCD刀具,而且配合高速數(shù)控機(jī)床使用,加工時間能大大縮短,提高加工效率,CBN刀具和PCD刀具搭配就是無敵。
三、ND刀具
ND,是天然金剛石,天然金剛石約98%屬于Ia型氮[N](~2500ppm)天然金剛石的形成大部份是在至少25億年的巖石中產(chǎn)生,而且大約在140~200公里的地底下形成,在這個深度下的強(qiáng)大壓力(每平方基葉150萬磅)和極高溫度(約2800℃)造成稀有的碳原子緊密的聚集在一起,而形成的晶體結(jié)構(gòu)。
四、MCD刀具
MCD是高溫高壓法做的人造單晶,人造單晶金剛石屬于Ib型單結(jié)晶合成金剛石之一,氮[N]多為分散或固溶狀態(tài)存在于晶體內(nèi)部,人造單晶金剛石顧名思義是由人工合成的,在一個無氧且高溫(1000°C以上)高壓(500兆帕)的環(huán)境里合成出來的,由于擁有和金剛石相當(dāng)?shù)母哂捕?、高耐磨耗與高熱傳導(dǎo)系數(shù)。高溫高壓法合成的單晶刀具,一般為黃色。
MCD和ND刀具一般只加工樹脂塑料,鋁,銅這三種材料比較多。比如:光學(xué)樹脂鏡片、LED行業(yè),導(dǎo)光板的制造、3C產(chǎn)品外殼的,鏡面加工等。
五、CVD刀具
CVD刀具是化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,簡稱CVD)采用化學(xué)氣相沉積法做的單晶,屬于IIa型金剛石型單結(jié)晶合成金剛石之一。
金剛石刀具主要分為兩大類,即金剛石薄膜涂層刀具和金剛石厚膜焊接刀具。CVD金剛石厚膜焊接刀具可用于精密甚至超精密切削加工。
CVD金剛石薄膜涂層刀具特別適合加工有色金屬及合金、非金屬材料、復(fù)合材料、石墨材料3D玻璃熱彎模具、陶瓷及高端材料的應(yīng)用等難加工材料,特別是在石墨模具的應(yīng)用上收到業(yè)界的一致好評。
金剛石涂層具有接近天然金剛石的高硬度、高導(dǎo)熱系數(shù)、低摩擦和低膨脹系數(shù)、耐磨損等諸多優(yōu)異的性能,在加工石墨等脆性材料以及碳纖維復(fù)合材料時,已經(jīng)成為切削刀具的表面涂層,在提高刀具壽命和加工質(zhì)量方面,表現(xiàn)出卓越的性能。
六、陶瓷刀具
陶瓷刀使用精密陶瓷高壓研制而成,故稱陶瓷刀,采用高科技納米氧化鋯為原料,因此陶瓷刀又叫“鋯寶石刀” “貴族刀” ,陶瓷刀片是采用高科技納米技術(shù)制作的新型刀片,鋒利度是鋼刀的十倍以上,因此陶瓷刀具備了高硬度、高密度、耐高溫,抗磁化、抗氧化等特點(diǎn)。
用氧化鋯+氧化鋁粉末用300噸的重壓配上模具壓制成刀坯,2000攝氏度燒結(jié),然后用金剛石打磨之后配上刀柄就做成了成品陶瓷刀。
這里的陶瓷刀具是指氧化鋁和氮化硅兩種陶瓷刀具。
應(yīng)用領(lǐng)域
1、汽車行業(yè)鑄鐵的加工,特別是剎車盤;
2、醫(yī)療器材行業(yè),一些特殊材料的車削;
3、航空航天高溫合金的銑削,據(jù)說比CBN更靠譜。
陶瓷刀具可以加工:
鑄鐵——灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、冷硬鑄鐵、高強(qiáng)鑄鐵和硬鎳鑄鐵等;
鋼件——包括軸承鋼、超高強(qiáng)鋼、高錳鋼、淬硬鋼、合金鋼和耐熱鋼等、熱噴涂噴焊材料
鎳基高溫合金——包括純鎳、鎳噴涂與鎳焊材料和含鎳高密度材料等。
以上就是PCD銑刀、CBN刀具、ND刀具、MCD刀具、CVD刀具、陶瓷刀具等超硬刀具之間的區(qū)別和它們的特點(diǎn),以及可加工的材料。