金剛石涂層刀(dao)具選用常識

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用戶在選擇和使用金剛石涂層刀具之前，必須了解有關金(jin)剛石涂(tu)層刀具的以下(xia)幾點常識：

（1）CVD金剛石涂層與非晶金剛石涂層的區別

非(fei)晶金剛(gang)石(shi)（也稱(cheng)為(wei)類金剛(gang)石(shi)碳——譯注）涂(tu)層(ceng)是(shi)采(cai)用PVD工(gong)藝沉(chen)積(ji)的一種碳膜。

它既具有一部分(fen)(fen)金(jin)剛(gang)石(shi)的(de)(de)SP3鍵，又具有一部分(fen)(fen)碳的(de)(de)SP2鍵；其成膜硬度很高，但又低于(yu)金(jin)剛(gang)石(shi)膜的(de)(de)硬度；其厚度也比我(wo)們(men)通(tong)常沉積的(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)膜要(yao)薄一些。加(jia)工石(shi)墨時，非晶金(jin)剛(gang)石(shi)涂層(ceng)刀(dao)具的(de)(de)壽命是未(wei)涂層(ceng)硬質(zhi)合金(jin)刀(dao)具的(de)(de)2-3倍(bei)。與之相比，CVD金(jin)剛(gang)石(shi)則是采用CVD工藝(yi)沉積的(de)(de)純金(jin)剛(gang)石(shi)涂層(ceng)，加(jia)工石(shi)墨時的(de)(de)刀(dao)具壽命是硬質(zhi)合金(jin)刀(dao)具的(de)(de)12-20倍(bei)，從而(er)可減少換(huan)刀(dao)次數，提高加(jia)工的(de)(de)可靠性和(he)精度一致性。

（2）不能用金剛石刀具加工淬硬鋼

金(jin)剛(gang)石(shi)由(you)碳(tan)原子(zi)構成。某(mou)些材(cai)料受熱(re)時，會(hui)從(cong)金(jin)剛(gang)石(shi)中(zhong)吸出(chu)碳(tan)原子(zi)并(bing)在工件中(zhong)形成碳(tan)化(hua)物。鐵(tie)就是(shi)此類材(cai)料之一。用(yong)金(jin)剛(gang)石(shi)刀(dao)具加工鐵(tie)族材(cai)料時，摩擦產生的熱(re)量會(hui)使(shi)金(jin)剛(gang)石(shi)中(zhong)的碳(tan)原子(zi)擴(kuo)散到鐵(tie)中(zhong)，從(cong)而(er)造成金(jin)剛(gang)石(shi)涂層(ceng)因化(hua)學磨(mo)損而(er)提前(qian)失效。

（3）重磨和（或）重涂層的金剛石涂層刀具質量難以保證

由于刀(dao)具表面生(sheng)成的(de)(de)涂層(ceng)為純金剛(gang)(gang)石，因此用(yong)金剛(gang)(gang)石磨輪對刀(dao)具進行重磨需要(yao)耗(hao)費很長時間。此外，為使金剛(gang)(gang)石生(sheng)長而采(cai)用(yong)的(de)(de)刀(dao)具。制備工藝會(hui)改變(bian)刀(dao)具表面的(de)(de)化(hua)學特性，由于涂層(ceng)時要(yao)求對這(zhe)種化(hua)學特性進行非常精確的(de)(de)控(kong)制，因此刀(dao)具重新涂層(ceng)的(de)(de)效(xiao)果難(nan)以得到(dao)保(bao)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(de)金剛石涂層刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)的(de)壽命是未(wei)涂層硬質合金刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)的(de)10-20倍，在(zai)某(mou)些情況下(xia)甚至可(ke)能更長。這樣，就能用一把刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)完(wan)成幾乎任(ren)何加(jia)工(gong)任(ren)務，無需因刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)磨損而換(huan)刀(dao)(dao)(dao)(dao)，避免了(le)加(jia)工(gong)中斷和重新校準，從而有可(ke)能實現(xian)無人值守加(jia)工(gong)。在(zai)復合材料的(de)加(jia)工(gong)中，也完(wan)全(quan)可(ke)能獲得較長的(de)刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)壽命。

有(you)報道稱，在加工(gong)高密度玻璃纖維(wei)、碳(tan)纖維(wei)和Gl0-FR4等難加工(gong)復合材料時，金(jin)剛石涂層刀(dao)具(ju)(ju)的壽命可高達未涂層硬質合金(jin)刀(dao)具(ju)(ju)的70倍。

（5）金剛石涂層容易剝落

涂(tu)層(ceng)剝(bo)落(luo)是金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)涂(tu)層(ceng)刀具的一(yi)個(ge)嚴重問題，也是一(yi)個(ge)常見(jian)問題（尤其在加工碳(tan)纖(xian)維之(zhi)類材料時），會導致刀具壽命難以(yi)預測。上世紀90年代(dai)后期，界面化(hua)(hua)學特性被(bei)確定(ding)為是影(ying)響金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)涂(tu)層(ceng)粘附性能(neng)的重要因素。通(tong)過選擇(ze)兼容性好的硬質(zhi)(zhi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)(hua)學特性、采用(yong)適(shi)當(dang)的預處理(li)技術和合(he)(he)(he)理(li)的沉積反(fan)應(ying)條(tiao)件，就有可(ke)能(neng)減(jian)輕或消除金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)涂(tu)層(ceng)的剝(bo)落(luo)，穩定(ding)地實現平穩的磨(mo)損(sun)模式。在顯微鏡下觀察(cha)正常磨(mo)損(sun)的金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)涂(tu)層(ceng)刀具，可(ke)以(yi)發現，金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)被(bei)穩定(ding)磨(mo)損(sun)直至硬質(zhi)(zhi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)基體，而沒有發生崩刃(ren)或剝(bo)落(luo)。