25-01-06
Алмаз — аллотроп углерода и самый твердый материал, встречающийся в природе. Алмазный режущий инструмент обладает высокой твердостью, высокой износостойкостью и высокой теплопроводностью, широко применяется при обработке цветных металлов и неметаллических материалов. Алмазный инструмент является основным типом режущего инструмента, который трудно заменить, особенно при высокоскоростной резке алюминия и кремний-алюминиевых сплавов. Алмазные инструменты, обеспечивающие высокую эффективность, высокую стабильность и длительный срок службы, являются незаменимыми и важными инструментами в современной обработке с ЧПУ.
⑴ Виды алмазного инструмента
① Инструменты из натуральных алмазов. Природные алмазы используются в качестве режущих инструментов на протяжении сотен лет. Инструменты из натуральных монокристаллических алмазов подвергаются тонкой шлифовке, что делает режущую кромку чрезвычайно острой. Радиус режущей кромки может достигать 0,002 мкм, что позволяет добиться ультратонкости. Он может обрабатывать заготовки с чрезвычайно высокой точностью и чрезвычайно низкой шероховатостью поверхности. Это признанный, идеальный и незаменимый сверхточный инструмент для обработки.
② Алмазные режущие инструменты PCD: природный алмаз стоит дорого, а поликристаллический алмаз (PCD) широко используется в огранке. С начала 1970-х годов поликристаллический алмаз (поликристауин), полученный с использованием технологии синтеза при высокой температуре и высоком давлении. После успешной разработки алмазных лезвий, или сокращенно PCD, режущие инструменты из природного алмаза во многих случаях были заменены искусственными поликристаллическими алмазами. Источник сырья PCD составляет всего лишь от нескольких десятых до одной десятой от источника режущих инструментов из натуральных алмазов. Чрезвычайно острую кромку невозможно заточить, а качество поверхности обрабатываемой заготовки не такое хорошее, как у природного алмаза. В промышленности изготавливать лезвия из ПКА со стружколомами пока не удобно. используется для точной резки цветных металлов и неметаллов. При резке трудно добиться сверхточной зеркальной резки.
③ Алмазные режущие инструменты CVD: с конца 1970-х по начало 1980-х годов в Японии появилась алмазная технология CVD. CVD-алмаз относится к использованию химического осаждения из паровой фазы (CVD) для синтеза алмазной пленки на гетерогенной матрице (например, из твердого сплава, керамики и т. д.). CVD-алмаз имеет точно такую же структуру и свойства, что и природный алмаз. Характеристики CVD-алмаза очень близки к характеристикам природного алмаза. Он обладает преимуществами природного монокристаллического алмаза и поликристаллического алмаза (PCD) и в определенной степени преодолевает их недостатки.
⑵ Эксплуатационные характеристики алмазного инструмента
① Чрезвычайно высокая твердость и износостойкость: природный алмаз — самое твердое вещество, встречающееся в природе. Алмаз обладает чрезвычайно высокой износостойкостью. При обработке материалов высокой твердости срок службы алмазных инструментов в 10–100, а то и в сотни раз превышает срок службы твердосплавных инструментов.
② Имеет очень низкий коэффициент трения: коэффициент трения между алмазом и некоторыми цветными металлами ниже, чем у других режущих инструментов. Коэффициент трения низкий, деформация во время обработки невелика, и силу резания можно уменьшить.
③ Режущая кромка очень острая: режущая кромка алмазного инструмента может быть очень острой. Размер натурального монокристаллического алмазного инструмента может достигать 0,002 ~ 0,008 мкм, что позволяет выполнять сверхтонкую резку и сверхточную обработку. .
④ Высокая теплопроводность: алмаз обладает высокой теплопроводностью и температуропроводностью, поэтому тепло при резке легко рассеивается, а температура режущей части инструмента низкая.
⑤ Имеет более низкий коэффициент теплового расширения: коэффициент теплового расширения алмаза в несколько раз меньше, чем у твердого сплава, а изменение размера инструмента, вызванное теплом резания, очень мало, что особенно важно для прецизионной и сверхточной обработки, которая требует высокой точности размеров.
⑶ Применение алмазного инструмента
Алмазный инструмент в основном используется для чистовой резки и растачивания цветных металлов и неметаллических материалов на высоких скоростях. Подходит для обработки различных износостойких неметаллов, таких как заготовки порошковой металлургии из стекловолокна, керамических материалов и т. д., различных износостойких цветных металлов, таких как различные кремний-алюминиевые сплавы, и финишной обработки различных цветных металлов; .
Недостатком алмазных инструментов является плохая термическая стабильность. Когда температура резки превышает 700℃~800℃, они полностью теряют свою твердость. Кроме того, они не подходят для резки черных металлов, поскольку алмаз (углерод) легко вступает в реакцию с ними. железо при высоких температурах преобразует атомы углерода в графитовую структуру, и инструмент легко повреждается.