金剛石刀具的應(yīng)用

用戶在選擇和使用金剛石涂層刀具之前，必須了解有關(guān)金剛石涂層刀具的以下幾點(diǎn)常識(shí)：

(1)CVD金剛石涂層與非晶金剛石涂層的區(qū)別

　　非晶金剛石(也稱為類金剛石碳——譯注)涂層是采用PVD工藝沉積的一種碳膜。它既具有一部分金剛石的SP3鍵，又具有一部分碳的SP2鍵；其成膜硬度很高，但又低于金剛石膜的硬度；其厚度也比我們通常沉積的金剛石膜要薄一些。加工石墨時(shí)，非晶金剛石涂層刀具的壽命是未涂層硬質(zhì)合金刀具的2-3倍。與之相比，CVD金剛石則是采用CVD工藝沉積的純金剛石涂層，加工石墨時(shí)的刀具壽命是硬質(zhì)合金刀具的12-20倍，從而可減少換刀次數(shù)，提高加工的可靠性和精度一致性。

(2)不能用金剛石刀具加工淬硬鋼

　　金剛石由碳原子構(gòu)成。某些材料受熱時(shí)，會(huì)從金剛石中吸出碳原子并在工件中形成碳化物。鐵就是此類材料之一。用金剛石刀具加工鐵族材料時(shí)，摩擦產(chǎn)生的熱量會(huì)使金剛石中的碳原子擴(kuò)散到鐵中，從而造成金剛石涂層因化學(xué)磨損而提前失效。

(3)金剛石刀具的限制

　　重磨和(或)重涂層的金剛石涂層刀具質(zhì)量難以保證由于刀具表面生成的涂層為純金剛石，因此用金剛石磨輪對(duì)刀具進(jìn)行重磨需要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。此外，為使金剛石生長(zhǎng)而采用的刀具。制備工藝會(huì)改變刀具表面的化學(xué)特性，由于涂層時(shí)要求對(duì)這種化學(xué)特性進(jìn)行非常精確的控制，因此刀具重新涂層的效果難以得到保證。

(4)金剛石涂層刀具的壽命各不相同

　　與任何其他刀具一樣，金剛石涂層刀具的壽命也各不相同，主要取決于被切削材料、選用的進(jìn)給率和切削速度，以及工件的幾何形狀等。一般來說，加工石墨的金剛石涂層刀具的壽命是未涂層硬質(zhì)合金刀具的10-20 倍，在某些情況下甚至可能更長(zhǎng)。這樣，就能用一把刀具完成幾乎任何加工任務(wù)，無(wú)需因刀具磨損而換刀，避免了加工中斷和重新校準(zhǔn)，從而有可能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守加工。在復(fù)合材料的加工中，也完全可能獲得較長(zhǎng)的刀具壽命。　　據(jù)報(bào)道，在加工高密度玻璃纖維、碳纖維和Gl0-FR4等難加工復(fù)合材料時(shí)，金剛石涂層刀具的壽命可高達(dá)未涂層硬質(zhì)合金刀具的70倍。

(5)金剛石刀具存在的問題

　　金剛石涂層的剝落可以預(yù)防涂層剝落是金剛石涂層刀具的一個(gè)嚴(yán)重問題，也是一個(gè)常見問題(尤其在加工碳纖維之類材料時(shí))，會(huì)導(dǎo)致刀具壽命難以預(yù)測(cè)。上世紀(jì)90年代后期，界面化學(xué)特性被確定為是影響金剛石涂層粘附性能的重要因素。通過選擇兼容性好的硬質(zhì)合金化學(xué)特性、采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理技術(shù)和合理的沉積反應(yīng)條件，就有可能減輕或消除金剛石涂層的剝落，穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的磨損模式。在顯微鏡下觀察正常磨損的金剛石涂層刀具，可以發(fā)現(xiàn)，金剛石被穩(wěn)定磨損直至硬質(zhì)合金基體，而沒有發(fā)生崩刃或剝落。