用戶在選擇和使用金剛石塗層刀具之(zhī)前,必須了解有關金剛石塗層刀具(jù)的以下幾點常識(shí):
(1)CVD金剛石(shí)塗(tú)層與非晶金剛石塗層(céng)的區別
非晶(jīng)金剛石(也稱為類金剛石碳——譯注)塗層是(shì)采用PVD工藝沉積的一種碳膜(mó)。它既具有一部分金剛石的SP3鍵,又具有一部分碳的SP2鍵;其成膜硬(yìng)度很高,但又低於(yú)金剛石膜的硬度;其厚(hòu)度也比我們(men)通常沉積的金剛石膜(mó)要薄一些。加工石(shí)墨時,非晶金(jīn)剛石塗層刀具的壽命是未塗層硬質合金刀具的2-3倍(bèi)。與之相比,CVD金剛石則是采(cǎi)用CVD工藝沉積(jī)的純金剛石(shí)塗層,加工石墨時的刀具壽命是硬質合金刀具的12-20倍,從而(ér)可減少換刀次數,提高加工的可靠性和精度一致性。
(2)不(bú)能用金(jīn)剛石刀具加工淬(cuì)硬鋼
金剛石由碳原子構成。某些材料受熱時,會從金(jīn)剛石(shí)中吸出(chū)碳原子並在(zài)工件中形(xíng)成(chéng)碳化物。鐵就是此類材料之一。用(yòng)金剛石刀具(jù)加工鐵(tiě)族(zú)材料時,摩擦產生的熱量會使金剛石中的碳原子擴散到鐵中,從而造成金剛石塗(tú)層因化學磨損而提(tí)前失效。
(3)重磨和(或(huò))重(chóng)塗層的金剛石塗層刀具質量難以保證由於(yú)刀具表(biǎo)麵生(shēng)成的塗層為純金剛石(shí),因(yīn)此用金剛石磨(mó)輪對刀具進行(háng)重磨需要耗費很長時間。此外(wài),為使金剛石生(shēng)長而采用的刀具。製備工(gōng)藝(yì)會改變(biàn)刀具表麵的化學特性,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(cǐ)刀具(jù)重新塗層(céng)的效果(guǒ)難以(yǐ)得到保(bǎo)證。
(4)金(jīn)剛石塗層刀具的(de)壽命(mìng)各不相同
與任何其他刀具一樣,金剛石塗層刀具(jù)的壽命也各(gè)不(bú)相同,主要取決於(yú)被切(qiē)削材料、選(xuǎn)用的進給率和切削速度,以及工件的幾何形狀等。一般來說,加工石(shí)墨的金剛石塗層刀具(jù)的壽命是未塗層硬質合金刀具的10-20倍,在某些情況下甚至可(kě)能更長。這樣,就能用一把刀具完成幾乎任何加工任務,無需因刀具磨(mó)損而換(huàn)刀,避免了(le)加工中斷(duàn)和(hé)重新校準,從而有可(kě)能實現(xiàn)無人值守加工。在複(fù)合材料(liào)的加工中,也完全可(kě)能獲得較長的刀具壽命。
據報道,在加(jiā)工高密度(dù)玻璃纖維、碳纖維和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刀具的70倍。
(5)金剛石塗(tú)層(céng)的剝落(luò)可以預防塗層剝落是金剛石塗層(céng)刀具的一個嚴重問(wèn)題,也(yě)是一個常見問題(尤其在加工碳纖維之類材料時),會導致(zhì)刀(dāo)具壽命難以預測。上世紀90年代後期,界麵化學特性被(bèi)確定為是影響金剛石(shí)塗層粘附性能的重要因素(sù)。通過選擇兼容性好的(de)硬質合金化學(xué)特性、采用適當的預處理技(jì)術和合理的沉(chén)積(jī)反應(yīng)條件,就有可能減輕或消除金剛石塗(tú)層的剝落,穩定(dìng)地實現平穩的磨損模式。在顯微鏡下觀察正常磨損的金剛石塗層刀具,可以(yǐ)發現,金剛石(shí)被穩定磨損直至硬(yìng)質合金基體,而沒有(yǒu)發生崩刃或(huò)剝落。
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