CVD金刚石厚膜刀具切削性能的试验研究

CVD金刚石厚膜材料为全晶质纯多晶金刚石,具有硬度高、导热系数大、摩擦系数小、各向同性等优良的物理机械性能,它既弥补了天然金刚石稀缺昂贵、各向异性等不足,同时又克服了人工合成单晶金刚石颗粒细小、聚晶金刚石膜界面结合强度低等缺陷,是制造切削刀具的理想材料。在国外,CVD金刚石厚膜刀具已步入商业化应用阶段。在国内,对此类刀具的研究开发及产业化进程也不断加快。

可以预见,CVD金刚石厚膜为纯多晶金刚石材料,碳原子以sp3型共价键结合,其硬度接近天然金刚石,高于采用钴结合剂的聚晶金刚石,CVD金刚石的晶粒度大小对耐磨性的影响不同于PCD。PCD刀具的晶粒尺寸越大,耐磨性越好,对粗加工较为有利；对于工件表面质量要求较高的精加工则需选用细晶粒PCD,但刀具耐用度有所降低。

金刚石的热导率高于所有其它材料。CVD金刚石的热导率为8～20w/cmk,远高于银的热导率,高热导率有利于切削刃的热量传导,可避免因刀具发热而发生粘刀现象,从而提高刀具使用寿命,减少工件的热损伤和热变形。

切削试验分别在某航天行业工厂和北京理工大学进行。试验用机床为瑞士制造的shaublin125型精密车床；试验用的4把CVD金刚石厚膜车刀片采用厚度为0.6mm的CVD金刚石厚膜焊接在硬质合金刀体上,刀片总厚度为1.6,用一把CVD金刚石厚膜车刀片加工硬铝合金～6μm,进给量f=0.01mm/r,切削速度v=120m/min。切削试验结果：被加工表面粗糙度ra=0.05μm(提高有一定限制),表明用其它三把CVD金刚石厚膜车刀片分别切削三种复合材料：酚醛塑料基玻璃纤维增强复合材料m的铝基sicp颗粒增强复合材料。……