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PCD刀具的特点及其使用方法

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刀具加工铝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。