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PCD/CBN/ND/MCD/CVD/陶瓷等超硬刀具的区别以及加工材料

浏览: 作者:leepple 来源: 时间:2022-02-17 分类:行业动态
pcd刀具、cbn刀具、MCD刀具、陶瓷刀具、 CVD刀具、ND刀具(ND是指天然钻石),而MCD是人造钻石,硬度稍微低一点点,虽然都是超硬刀具,但是不同的刀具也有不同的特点,加工不同的材料。那么PCD/CBN/ND/MCD/CVD/陶瓷等超硬刀具有什么区别?可加工什么材料呢?

  现代社会的快速发展,也让各行各业蓬勃发展,一些精密零配件越来越复杂,精密,也就对加工有着更高的质量要求。

  在现代工程材料的加工中,对于材料,新型材料的应用也有着更多的要求,比如对材料硬度方面提出了更高要求,超硬的材料自然对加工的数控加工刀具也有着诸多要求,而普通的刀具以及很难实现这种要求了,因此超硬刀具应运而生。

  超硬刀具主要指主要指pcd刀具、cbn刀具、MCD刀具、陶瓷刀具、 CVD刀具、ND刀具(ND是指天然钻石),而MCD是人造钻石,硬度稍微低一点点,虽然都是超硬刀具,但是不同的刀具也有不同的特点,加工不同的材料。

那么PCD/CBN/ND/MCD/CVD/陶瓷等超硬刀具有什么区别?可加工什么材料呢?

一、PCD刀具

  pcd刀具是人造聚晶金刚石,由天然或人工合成的金刚石粉末与结合剂(其中含钴、镍等金属)按一定比例在高温(1000~2000℃)、高压(5~10万个大气压)下烧结而成固定直径和厚度的PCD复合片,之后经过切割,焊接、刃磨等工艺,制成PCD刀具。

  通常情况下,PCD复合片的层厚约为0.3~1.0mm,可制成PCD铣刀pcd刀片,PCD车刀,PCD铰刀,PCD钻头、以及各种非标定制刀具等。

由于PCD在800摄氏度以上时,金刚石粉会溶解于铁,因此不能加工含铁元素的材料。

PCD刀具加工材料:

  有色金属及其合金——如铝、铜、金、银及其合金、压铸铝、紫铜、硬质合金等,针对压铸铝件常用CDW085、CDW002材质,加工光洁度亮度更好。

  复合材料——如石墨、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、铝基碳化硅、玻璃钢、金属基复合材料等,针对复合材料常用CDW302、CDW010材质,耐用度好 寿命长。

其他非金属难加工材料——如陶瓷、工程塑料、硬橡胶产品、半导体材料等。

pcd铣刀

 二、CBN刀具 

  CBN(立方氮化硼)是一种硬度仅次于金刚石(钻石)的材料,是继人工合成金刚石之后,把软的六方氮化硼(白石墨)在超高温高压条件下加入催化剂转变而成,是一种新型的无机超硬材料,在不同行业的加工领域都得到了广泛的应用。

CBN刀具加工材质:

  高硬度铸铁——如高铬铸铁、合金铸铁、镍硬铸铁、白口铸铁均属于高硬度铸铁,典型零部件有轧辊、工业泵等。针对高硬度铸铁常用BN-K1材质,优势显著。

  高硬度钢件——如高锰钢、高速钢、淬火钢等,典型零部件包括轧臼壁、高速钢轧辊、淬硬齿轮/齿轮轴、轴承、滚珠丝杠、模具等。针对高硬度钢件常用的CBN材质为BN-S20、BN-S200、BN-H10、BN-H21材质等。

  灰铸铁(HT150/200/250/300等)——如发动机缸体/缸盖、刹车盘、制动鼓、皮带轮、离合器压盘等均属于灰铸铁件。常用CBN材质为BN-S300和BNK30。

  其他难加工材料——如粉末冶金、高温合金材料,及镍基、铁基、钴基等高硬度堆焊/喷焊/激光熔覆/热喷涂材料工件。常见的CBN材质为BN-K50、BN-H20、BN-K10等。

  PCD刀具与CBN刀具有着相似点,都可以用于高速切削加工,在汽车领域,汽车工业是重要的国民经济支柱之一,也是PCBN刀具和PCD刀具最好的应用领域,淬火后的齿轮、轴承、汽车轮毂轴承单元、气缸套、球笼万向节、各种轴类零件、同步器齿毂、耐磨环等,铝合金发动机缸体、缸套、活塞、轮毂、变速箱等,都要用到CBN刀具和PCD刀具,而且配合高速数控机床使用,加工时间能大大缩短,提高加工效率,CBN刀具和PCD刀具搭配就是无敌。

CBN铣刀

三、ND刀具

  ND,是天然金刚石,天然金刚石约98%属于Ia型氮[N](~2500ppm)天然金刚石的形成大部份是在至少25亿年的岩石中产生,而且大约在140~200公里的地底下形成,在这个深度下的强大压力(每平方基叶150万磅)和极高温度(约2800℃)造成稀有的碳原子紧密的聚集在一起,而形成的晶体结构。

ND刀具

四、MCD刀具

  MCD是高温高压法做的人造单晶,人造单晶金刚石属于Ib型单结晶合成金刚石之一,氮[N]多为分散或固溶状态存在于晶体内部,人造单晶金刚石顾名思义是由人工合成的,在一个无氧且高温(1000°C以上)高压(500兆帕)的环境里合成出来的,由于拥有和金刚石相当的高硬度、高耐磨耗与高热传导系数。高温高压法合成的单晶刀具,一般为黄色。

 

  MCD和ND刀具一般只加工树脂塑料,铝,铜这三种材料比较多。比如:光学树脂镜片、LED行业,导光板的制造、3C产品外壳的,镜面加工等。

五、CVD刀具

  CVD刀具是化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)采用化学气相沉积法做的单晶,属于IIa型金刚石型单结晶合成金刚石之一。

  金刚石刀具主要分为两大类,即金刚石薄膜涂层刀具和金刚石厚膜焊接刀具。CVD金刚石厚膜焊接刀具可用于精密甚至超精密切削加工。

  CVD金刚石薄膜涂层刀具特别适合加工有色金属及合金、非金属材料、复合材料、石墨材料3D玻璃热弯模具、陶瓷及高端材料的应用等难加工材料,特别是在石墨模具的应用上收到业界的一致好评。

  金刚石涂层具有接近天然金刚石的高硬度、高导热系数、低摩擦和低膨胀系数、耐磨损等诸多优异的性能,在加工石墨等脆性材料以及碳纤维复合材料时,已经成为切削刀具的表面涂层,在提高刀具寿命和加工质量方面,表现出卓越的性能。

金刚石涂层石墨刀

六、陶瓷刀具

   陶瓷刀使用精密陶瓷高压研制而成,故称陶瓷刀,采用高科技纳米氧化锆为原料,因此陶瓷刀又叫“锆宝石刀” “贵族刀”  ,陶瓷刀片是采用高科技纳米技术制作的新型刀片,锋利度是钢刀的十倍以上,因此陶瓷刀具备了高硬度、高密度、耐高温,抗磁化、抗氧化等特点。

  用氧化锆+氧化铝粉末用300吨的重压配上模具压制成刀坯,2000摄氏度烧结,然后用金刚石打磨之后配上刀柄就做成了成品陶瓷刀。

这里的陶瓷刀具是指氧化铝和氮化硅两种陶瓷刀具。

应用领域

1、汽车行业铸铁的加工,特别是刹车盘;

2、医疗器材行业,一些特殊材料的车削;

3、航空航天高温合金的铣削,据说比CBN更靠谱。

陶瓷刀具可以加工:

铸铁——灰口铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、高强铸铁和硬镍铸铁等;

钢件——包括轴承钢、超高强钢、高锰钢、淬硬钢、合金钢和耐热钢等、热喷涂喷焊材料

镍基高温合金——包括纯镍、镍喷涂与镍焊材料和含镍高密度材料等。

  以上就是PCD铣刀、CBN刀具、ND刀具、MCD刀具、CVD刀具、陶瓷刀具等超硬刀具之间的区别和它们的特点,以及可加工的材料。