摘要：随着新材料在各种工业零件中的广泛应用，工具材料也随之迅速发展。让我们专注于节省时间和提高经济性的新工具。为了应对当今世界环境保护的挑战，汽车制造的趋势集中在降低油耗和减轻汽车重量上。这些要求通过开发具有更高机械性能的新材料来实现。当这些材料的发展已经达到预期目标时，缺点是这些新材料对于加工的硬度和耐磨性总是较高。在聚晶金刚石(PCD)刀具系列中，进展越来越快。PCD于20世纪50年代首次合成，现已在世界各地使用，并被视为一种强大的节约成本的工具解决方案。在有色工件材料范围内，对于一系列有色工件材料，如铝合金、塑料、增强塑料、陶瓷、石墨等范围广泛的工件材料，都是性能无可比拟的工具材料。图1诺尔斯硬度图2断裂韧性图3热导率

PCD刀具特性

金刚石本质上是纯碳。已知的碳有两种形式：石墨和金刚石。在石墨形态中，碳原子呈六边形排列，平面内原子间距大，使材料非常柔软。但就钻石而言，碳原子是以等轴或立方晶体结构排列的。正是这种紧密相连的碳原子的独特排列，使钻石成为人类已知的硬度最高的材料。其努普硬度、断裂韧性和热导率如图1、2和3所示。Process PCD是由大量随机取向的金刚石颗粒在极其困难的条件下人工合成的。它是通过在高压和高温下烧结选定的金刚石颗粒而制备的。烧结过程严格控制在金刚石的稳定区，从而产生极其坚硬耐磨的结构。具有特征多晶形态的金刚石提供了强大的切削工具，其提供了优异的硬度和耐磨性，结合了多晶结构带来的优异韧性。此外，金刚石具有所有工具材料中最高的导热性，这使得热量从切削刃快速转移。除了PCD与铁的亲和力高，PCD不会与工件材料粘结，在正确的切削参数下，切屑堆积降到最低。所有Secomax PCD工具都有镜面抛光的前刀面，提供最低的摩擦系数和光滑的切削刃。

工件材料

铝合金铝合金已经成为交通行业减重的理想材料。虽然铝合金的生产对能耗的初始需求更大，但在长期运行中被证明更有利，这些合金的性能将超越其他竞争材料。纯铝硬度低，耐腐蚀。例如，添加铜或镁等合金元素会使材料具有更高的强度。市面上的铝合金种类繁多，最著名的是分别用于汽车和航空航天工业的2000和6000系列。锻造铝合金和铸造铝合金之间有明显的分界线，每种铝合金都有几种不同的材料等级和不同的硬化特性。对于低到中硅(Si)含量的硅合金，PCD在铣削应用和粗加工中提供了最佳的耐磨性，如下表所示。手表遇到最多的问题应该是碎片瘤。即使切削速度很高，加工低硅铝合金时也会出现这种情况。切刃的几何角度和质量必须小心应用。图4使用这样的参数，与工件接触的时间越长，产生的热量越高，其直接影响就是刀具寿命的缩短。加工高硅铝合金时，充分利用了聚晶金刚石的耐磨性。对这些材料的一些研究强调了工具磨损和硅颗粒尺寸之间的关系。硅颗粒越大，工件的耐磨性越高。参见图4。刀具的质量将对铝合金加工和应用的成功起到非常重要的作用：低跳动将防止切削刃载荷不一致。对于PCD刀具，磨损的发展随着切削速度逐渐增加，直到切削速度高于导致磨损快速增加的转折点。当刀具寿命缩短时，切削速度应该

图5刀具寿命很大程度上与进给速度无关。只要切削刃不发生微塌陷，高进给速度通常可以提供更快的金属去除速度，而不会缩短刀具寿命。但是，它不应超过刀尖半径值的一半。对于切削深度，高珊刀具推荐切削刃长度的65%是最大值，如图5所示。SECOMAX PCD刀片的抛光表面意味着不需要冷却剂。但是，当切削刃形成碎屑块或碎屑堆积时，冷却液可以帮助您。金属基复合材料金属基复合材料(MMC)由铝或钛铝制成，是迄今为止最常见的基体材料。添加到基体材料中的是陶瓷增强剂，最常见的是颗粒形式，但偶尔也发现更难加工的纤维形式。金属基复合材料中使用了一系列陶瓷材料，但目前最常用的是硅。根据所需材料耐磨性，添加量为15-40%。在以下零件中，这些材料正逐渐取代铸铁等重材料：刹车盘发动机缸体活塞缸套加工MMC时，切削速度应与材料中的陶瓷含量相适应。陶瓷增强剂含量越高，工件越耐磨，为了保护切削刃，切削速度要低一些。正角度切削刃通常在铝合金加工中被接受，但是负角度刀片为严重强化的材料提供了强化切削刃。双金属材料加工出现在一个零件上的两种不同的材料通常是一个很大的挑战。最常见的应用之一是用灰铸铁气缸套端面铣削发动机缸体的硅铝材料。加工这些双金属零件对工具供应商提出了挑战，当加工一种金属时方便的工具材料通常对另一种金属不是很有效。就端面铣削硅铝发动机缸体而言，解决方案可以是采用PCD，假设已经实施了以下建议。使用PCD时，必须考虑以下几个条件：PCD是加工铝合金的完美切削工具。它可以以高切削速度加工，同时保持良好的刀具寿命。用PCD加工黑色金属灰铸铁会导致快速化学磨损。化学磨损需要加热才能形成。因此，为了最大限度地减少PCD工具的化学磨损，应降低切削速度并使用足够的冷却液。对于这种加工，最好的材料等级应该是粒度粗且热稳定性尽可能高的PCD30M。在低切削速度下，将足够的冷却液与适当的材料牌号相结合，可以有效地加工硅铝发动机缸体等双金属材料。在其他现有的双金属发动机中，气缸体由铝合金(低硅含量)制成，而气缸

套采用粉末烧结材料，或缸套采用MMC材料。 碳纤维合成材料 有了改进功率重量比的目标，通过在塑料、铝合金、钛合金等基体中混合纤维(碳、玻璃、SiC、芳族聚醯胺等)，已经开发出很多种合成材料。纤维可长可短，可以是导向型或平行型。这些参数中的每一个都将使材料性能与切削特性受到影响。 用于航空航天最普遍的复合材料是CFRP(碳纤维W强塑料)，PCD刀具对它特别有效。切削加工应该在应用过高进给速度而导致纤维剥落的风险和由于切削速度过高而导致切削刃微崩的风险之间给予平衡。 即使是锋利的切削刃要去穿过软的芯部，碳纤维的增强作用将使切削刃快速钝化。它在玻璃纤维强化材料上更加明显。典型的CFRP零件是飞行器的翼梁。你也可以找到由这种零件材料制成的轴承、泵零件和套筒。 钛合金 属于超级合金的范畴，钛合金通常表现为在高温下有优越的机械和化学性能，但是对可加工性不利。采用PCD刀具，你可以用硬质合金刀具三倍的切削速度，并以小时来计算刀具寿命。 塑料与增强塑料 总的感觉是塑料材料的加工很容易。然而，软塑料并不总是非常稳定，假如没有应用正确的切削参数，加工过程总是要产生热量，可能影响诸如表面结构与颜色等尺寸与材料的属性。PCD刀具对耐磨塑料(塑料用碳纤维(CF)和玻璃纤维(GF)进行强化)特别有效。 石墨 对合成石墨进行的大多数加工是为了生产电极。石墨虽软，但非常耐磨。即使当切削速度达到1000m/min时，PCD的刀具寿命仍将所向披靡。 紫铜与黄铜 当没有合金化时，这是相当容易加工的材料。当铜用铍来强化时，需要降低切削速度。