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      電加工知識
    PCD刀具重要的制造技術
    [ 訪問次數:4160 ][ 發布時間:2015-08-26 08:36:10 ]

    1、聚晶金剛石刀具(PCD)的制造過程主要包括兩個階段:①PCD復合片的制造:PCD復合片是由天然或人工合成的金剛石粉末與結合劑(其中含鈷、鎳等金屬)按一定比例在高溫(1000~2000℃)、高壓(5~10萬個大氣壓)下燒結而成。

    在燒結過程中,由于結合劑的加入,使金剛石晶體間形成以TiC、SiC、Fe、Co、Ni等為主要成分的結合橋,金剛石晶體以共價鍵形式鑲嵌于結合橋的骨架中。通常將復合片制成固定直徑和厚度的圓盤,還需對燒結成的復合片進行研磨拋光及其它相應的物理、化學處理。②PCD刀片的加工:PCD刀片的加工主要包括復合片的切割、刀片的焊接、刀片刃磨等步驟。
        2、 PCD復合片的切割工藝
        由于PCD復合片具有很高的硬度及耐磨性,因此必須采用特殊的加工工藝。目前,加工PCD復合片主要采用電火花線切割、激光加工、超聲波加工、高壓水射流等幾種工藝方法,其工藝特點的比較如下。
        PCD復合片切割工藝的比較:
        工藝方法-工藝特點
        電火花加工-高度集中的脈沖放電能量、強大的放電爆炸力使PCD材料中的金屬融化,部分金剛石石墨化和氧化,部分金剛石脫落,工藝性好、效率高
        超聲波加工-加工效率低,金剛石微粉消耗大,粉塵污染大
        激光加工-非接觸加工,效率高、加工變形小、工藝性差
        在上述加工方法中,電火花加工效果較佳。PCD中結合橋的存在使電火花加工復合片成為可能。在有工作液的條件下,利用脈沖電壓使靠近電極金屬處的工作液形成放電通道,并在局部產生放電火花,瞬間高溫可使聚晶金剛石熔化、脫落,從而形成所要求的三角形、長方形或正方形的刀頭毛坯。電火花加工PCD復合片的效率及表面質量受到切削速度、PCD粒度、層厚和電極質量等因素的影響,其中切削速度的合理選擇十分關鍵,實驗表明,增大切削速度會降低加工表面質量,而切削速度過低則會產生“拱絲”現象,并降低切割效率。增加金剛石刀具(PCD)刀片厚度也會降低切割速度。

     

    3、 PCD刀片的焊接工藝
        PCD復合片與刀體的結合方式除采用機械夾固和粘接方法外,大多是通過釬焊方式將PCD復合片壓制在硬質合金基體上。焊接方法主要有激光焊接、真空擴散焊接、真空釬焊、高頻感應釬焊等。目前,投資少、成本低的高頻感應加熱釬焊在PCD刀片焊接中得到廣泛應用。在刀片焊接過程中,焊接溫度、焊劑和焊接合金的選擇將直接影響焊后刀具的性能。在焊接過程中,焊接溫度的控制十分重要,如焊接溫度過低,則焊接強度不夠;如焊接溫度過高,PCD容易石墨化,并可能導致“過燒”,影響PCD復合片與硬質合金基體的結合。

    在實際加工過程中,可根據保溫時間和PCD變紅的深淺程度來控制焊接溫度(一般應低于700℃)。國外的高頻焊接多采用自動焊接工藝,焊接效率高、質量好,可實現連續生產;國內則多采用手工焊接,生產效率較低,質量也不夠理想。
        4、 PCD刀片的刃磨工藝
        PCD的高硬度使其材料去除率極低(甚至只有硬質合金去除率的萬分之一)。目前,聚晶金剛石刀具(PCD)刃磨工藝主要采用樹脂結合劑金剛石砂輪進行磨削。由于砂輪磨料與PCD之間的磨削是兩種硬度相近的材料間的相互作用,因此其磨削規律比較復雜。對于高粒度、低轉速砂輪,采用水溶性冷卻液可提高PCD的磨削效率和磨削精度。砂輪結合劑的選擇應視磨床類型和加工條件而定。

    由于電火花磨削(EDG)技術幾乎不受被磨削工件硬度的影響,因此采用EDG技術磨削PCD具有較大優勢。某些復雜形狀聚晶金剛石刀具(PCD)(如木工刀具)的磨削也對這種靈活的磨削工藝具有巨大需求。隨著電火花磨削技術的不斷發展,EDG技術將成為PCD磨削的一個主要發展方向。

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