用戶在選擇和使用金剛石塗層刀具之前,必須了解有關金剛石塗層刀具的以下幾點(diǎn)常(cháng)識:
(1)CVD金剛石塗層(céng)與非晶金剛石塗層(céng)的區別
非(fēi)晶金剛石(也稱為類金剛(gāng)石碳——譯注)塗層是采用PVD工藝沉積的(de)一種碳膜。它既具有一部分金剛(gāng)石的SP3鍵,又具有一部分碳的SP2鍵;其成膜硬度很高,但又低於(yú)金剛石膜的硬度(dù);其厚度也比我們通常沉積的(de)金剛石膜要薄一些。加(jiā)工石墨時(shí),非晶金剛石塗層刀具的壽命是(shì)未塗層硬質合金(jīn)刀具的2-3倍。與之相比,CVD金剛石(shí)則是采用CVD工藝沉積的純金剛石塗層(céng),加工石墨時的刀具壽命是硬質合金刀具的12-20倍(bèi),從而可減少(shǎo)換刀次數,提(tí)高加工的可靠性和精度一致(zhì)性。
(2)不能用金剛(gāng)石刀具加工淬硬鋼
金剛石由碳原子構成。某些材料受(shòu)熱時,會(huì)從金剛石中吸(xī)出碳原(yuán)子並在工件中形成碳化物。鐵就(jiù)是此類材料之(zhī)一。用金剛石刀(dāo)具加工鐵族材料時,摩擦產(chǎn)生的熱量會(huì)使金剛石中(zhōng)的碳原(yuán)子(zǐ)擴散到鐵中,從而造成金剛石塗層因化學磨損而提前失效(xiào)。
(3)重磨和(或)重塗(tú)層的金剛石(shí)塗層(céng)刀具質量難以保(bǎo)證由於刀具表麵(miàn)生成(chéng)的塗層為純金剛石(shí),因此(cǐ)用金剛石磨輪對(duì)刀具進行重磨需要耗費很長時間(jiān)。此(cǐ)外,為使金剛(gāng)石生長而采用的刀具。製備(bèi)工(gōng)藝會改變刀具表麵(miàn)的化(huà)學(xué)特(tè)性,由於塗層時要求對這種化學特性進行非常精確的控製,因此刀具重新塗層的效果難以得(dé)到保證。
(4)金剛石塗層刀具的壽命各(gè)不相同
與任何其他(tā)刀具一樣,金剛石塗層刀具的壽命也各不相同,主要取決於被切削材料、選(xuǎn)用的進給率和(hé)切削速(sù)度,以及工件的幾何形狀(zhuàng)等(děng)。一般來說(shuō),加工石墨(mò)的金剛(gāng)石塗層(céng)刀具(jù)的壽命是未塗層硬質(zhì)合金刀具的10-20倍,在某些情況下甚至可(kě)能更長。這樣,就能用一把刀(dāo)具完成幾乎(hū)任何加工任務,無(wú)需因刀具磨損而換刀,避免了加工中斷和重新校準,從(cóng)而(ér)有可能實現無人值守加工。在複合材料的加工中,也完全可能獲得較長的刀具壽命。
據報道,在加工(gōng)高密度(dù)玻璃纖維、碳纖(xiān)維和Gl0-FR4等難加工複合材料時,金剛石塗層刀具的壽命可高達未塗層硬質合金(jīn)刀(dāo)具的70倍。
(5)金剛石塗層的剝(bāo)落可以預防塗層剝落是金剛石塗層刀具的一(yī)個嚴重問題,也是一個常見問題(尤其在加(jiā)工碳纖維之類材料時),會導致刀具壽命難以預測。上世(shì)紀90年代後期,界麵化學(xué)特性被確定為是影響金剛石塗層粘附性能的重要因素。通過選擇兼容性好的硬質合金化學特(tè)性、采用適當的預(yù)處理技術和(hé)合(hé)理的沉積反應條件,就有可能減輕(qīng)或消除金剛石塗層的剝落,穩定地實現(xiàn)平穩的(de)磨損模(mó)式。在顯微鏡(jìng)下觀察正常磨(mó)損的金剛石塗層刀具,可以(yǐ)發現,金(jīn)剛石被穩定磨損直至硬質合金基體(tǐ),而沒有發生崩(bēng)刃或剝落。
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