金剛石是碳的同素同分異構(gòu)體，它是大自然早已發(fā)覺的最為堅(jiān)硬的一種原材料。金剛石刀具具備高韌性、高耐磨性能和高傳熱性能，在稀有金屬和非金屬材質(zhì)生產(chǎn)加工中獲得普遍的運(yùn)用。特別是在在鋁和硅鋁合金型材快速切削生產(chǎn)加工中，金剛石刀具是無法取代的關(guān)鍵切削刀具種類?？赏瓿尚矢?、高可靠性、壽命長生產(chǎn)加工的金剛石刀具是當(dāng)代數(shù)控車床加工中不可以缺失的主要專用工具。

  金剛石刀具的類型

  ①純天然金剛石刀具：純天然金剛石做為切削刀具已經(jīng)有幾百年的時(shí)間了，純天然單晶體金剛石刀具通過細(xì)致碾磨，刀口能磨得極為銳利，刀口半經(jīng)可以達(dá)到0.002μm，能完成纖薄切削，可以生產(chǎn)加工出很高的產(chǎn)品工件精密度和非常低的外表粗糙度，是全球公認(rèn)的、理想化的和不可以替代的超精密機(jī)械加工刀具。

  ②PCD金剛石刀具：純天然金剛石價(jià)格比較貴，金剛石廣泛運(yùn)用于切削生產(chǎn)加工的或是聚晶金剛石(PCD)，自20新世紀(jì)70時(shí)代初，選用超高壓高溫生成工藝制取的聚晶金剛石，通稱PCD刀頭研制之后，在許多情況下純天然金剛石刀具早已被人工合成聚晶金剛石所替代。PCD原材料來源于豐富多彩，其價(jià)錢僅有純天然金剛石的幾十分之一至十幾分之一。

  PCD刀具沒法打磨極為銳利的刀口，生產(chǎn)加工的產(chǎn)品工件表層質(zhì)量也比不上純天然金剛石，如今工業(yè)生產(chǎn)中還生產(chǎn)制造出了含有斷屑槽的PCD刀頭。因而，PCD能用以稀有金屬和非金屬材料的精切，難以做到超高精密鏡面玻璃切削。

  ③CVD金剛石刀具：自打20新世紀(jì)70時(shí)期末至80時(shí)代初，CVD金剛石技術(shù)性發(fā)生了。CVD金剛石就是指用有機(jī)化學(xué)液相堆積法(CVD)在異質(zhì)性基材(如硬質(zhì)合金刀具、瓷器等)上生成的金剛石膜，CVD金剛石具備與純天然金剛石完全一致的構(gòu)造和特點(diǎn)。

  CVD金剛石的性能與純天然金剛石對(duì)比十分貼近，兼具純天然單晶體金剛石和聚晶金剛石(PCD)的優(yōu)勢(shì)，在一定水平上又?jǐn)[脫了他們的不夠。

  金剛石刀具的性能特性：

  ①非常高的強(qiáng)度和耐磨性能：純天然金剛石是大自然早已發(fā)覺的最硬的物質(zhì)。金剛石具備很高的耐磨性能，生產(chǎn)加工高韌性原材料時(shí)，金剛石刀具的使用壽命為硬質(zhì)合金刀具刀具的lO～100倍，乃至達(dá)到十幾倍。

  ②具備很低的摩擦阻力：金剛石與一些稀有金屬中間的摩擦阻力比別的刀具都低，摩擦阻力低，生產(chǎn)加工時(shí)形變小，可減少切削力。

  ③切削刃十分銳利：金剛石刀具的切削刃可以磨得十分銳利，純天然單晶體金剛石刀具可達(dá)到0.002～0.008μm，能開展纖薄切削和超精密機(jī)械加工。

  ④ 具備很高的傳熱性能：金剛石的傳熱系數(shù)及熱擴(kuò)散系數(shù)率高，切削熱非常容易散出，刀具切削一部分溫度低。

  ⑤具備較低的線膨脹系數(shù)：金剛石的線膨脹系數(shù)比硬質(zhì)合金刀具小好幾倍，由切削熱造成的刀具規(guī)格的轉(zhuǎn)變不大，這對(duì)外形尺寸精密度規(guī)定很高的高精密和超精密機(jī)械加工而言至關(guān)重要。

  金剛石刀具的運(yùn)用

  金剛石手工雕刻刀具系列產(chǎn)品關(guān)鍵用以石料、硬質(zhì)合金刀具等行業(yè)，比如鄭，還可給予非標(biāo)定制服務(wù)。

  而金剛石鍍層刀具系列產(chǎn)品關(guān)鍵用以鋁、高純石墨、瓷器、碳纖維材料、玻纖等行業(yè)。單晶體金剛石刀具系列產(chǎn)品關(guān)鍵用以銅、鋁等稀有金屬及高純石墨、夾層玻璃、塑膠、瓷器等原材料等行業(yè)。

  金剛石刀具的缺點(diǎn)是耐熱性較弱，切削溫度超出700℃～800℃時(shí)，便會(huì)徹底喪失其強(qiáng)度；除此之外，它不適合切削輕金屬，由于金剛石(碳)在持續(xù)高溫下非常容易與鐵原子功效，使氧原子轉(zhuǎn)換為石墨結(jié)構(gòu)，刀具非常容易毀壞。

  立方氮化硼刀具原材料的類型、性能和特性及刀具運(yùn)用

  用與金剛石生產(chǎn)制造方式類似的辦法生成的第二種超硬材料—立方氮化硼(CBN)，在強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)層面僅次金剛石，耐熱性很好，在空氣中加溫至10000C都不產(chǎn)生空氣氧化。CBN針對(duì)輕金屬具備極其平穩(wěn)的有機(jī)化學(xué)性能，可以普遍用以鋼材產(chǎn)品的生產(chǎn)加工。

  ⑴ 立方氮化硼刀具的類型

  立方氮化硼(CBN)是大自然中不會(huì)有的化學(xué)物質(zhì)，有單晶體和單晶體之分，即CBN單晶體和聚晶立方氮化硼(Polycrystallinecubic bornnitride，通稱PCBN)。CBN是碳化硼(BN)的同素同分異構(gòu)體之一，構(gòu)造與金剛石類似。

  PCBN（聚晶立方氮化硼）是在超高壓高溫下將細(xì)微的CBN原材料根據(jù)融合相(TiC、TiN、Al、Ti等)煅燒在一起的多晶體原材料，是現(xiàn)階段運(yùn)用人造的強(qiáng)度僅次金剛石的刀具原材料，它與金剛石通稱為超硬刀具原材料。PCBN關(guān)鍵用以制做刀具或別的專用工具。

  PCBN刀具可分成總體PCBN刀頭和與硬質(zhì)合金刀具復(fù)合型煅燒的PCBN復(fù)合型刀頭。

  PCBN復(fù)合型刀頭是在抗壓強(qiáng)度和延展性很好的硬質(zhì)合金刀具上煅燒一層O.5～1.0mm厚的PCBN而成的，其性能兼具不錯(cuò)的延展性和較高的強(qiáng)度及耐磨性能，它解決了CBN刀頭抗拉強(qiáng)度低和補(bǔ)焊艱難等難題。

  立方氮化硼的關(guān)鍵性能、特性

  立方氮化硼的形狀雖略僅次于金剛石，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)地大于別的高韌性原材料。CBN的明顯優(yōu)勢(shì)是耐熱性比金剛石高得多，可以達(dá)到1200℃之上(金剛石為700～800℃)，另一個(gè)突顯優(yōu)勢(shì)是有機(jī)化學(xué)可塑性大，與銅元素在1200～1300℃下都不起化學(xué)變化。立方氮化硼的關(guān)鍵性能特性如下所示。

  ①高的強(qiáng)度和耐磨性能：CBN分子結(jié)構(gòu)與金剛石類似，具備與金剛石相仿的強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。PCBN尤其適用于生產(chǎn)加工過去只有切削的高韌性原材料，能得到有效的產(chǎn)品工件表層質(zhì)量。

  ②具備很高的耐熱性：CBN的耐溫性可以達(dá)到1400～1500℃，比金剛石的耐溫性(700～800℃)基本上高1倍。PCBN刀具可以用比硬質(zhì)合金刀具刀具高3～5倍的速率快速切削耐熱合金和淬軟鋼。

  ③優(yōu)質(zhì)的有機(jī)化學(xué)可靠性：與鐵系原材料到1200—1300℃時(shí)都不起化學(xué)效用，不容易像金剛石那般大幅度損壞，這時(shí)候它仍能維持硬質(zhì)合金刀具的強(qiáng)度；PCBN刀具合適于切削淬火鋼零件和冷硬生鐵，可普遍使用于生鐵的快速切削。

  ④具備不錯(cuò)的熱導(dǎo)性：CBN的熱導(dǎo)性盡管跟不上金剛石，可是在各種刀具原材料中PCBN的熱導(dǎo)性僅次金剛石，大大的高過彈簧鋼和硬質(zhì)合金刀具。

  ⑤ 具備較低的摩擦阻力：低的摩擦阻力可造成切削時(shí)切削力減少，切削溫度減少，生產(chǎn)加工表層質(zhì)量提升。

   立方氮化硼刀具運(yùn)用：

  立方氮化硼適合用于深度加工各種各樣淬火鋼、硬生鐵、耐熱合金、硬質(zhì)合金刀具、表層噴漆原材料等難切削原材料。加工精度可以達(dá)到IT5(孔為IT6)，外表粗糙度值可小至Ra1.25～0.20μm。

  立方氮化硼刀具原材料硬度和抗拉強(qiáng)度較弱。因而，立方氮化硼車床車刀不適合用以低速檔、沖擊性荷載大的初加工；與此同時(shí)不宜切削塑性變形大的原材料(如鋁合金型材、合金銅、鎳基高溫合金、塑性變形大的鋼等)，由于切削這種金屬材料的時(shí)候會(huì)造成明顯的積屑瘤，而使生產(chǎn)加工表層惡變。