天然金剛石修整刀具是刀具技術的一次重大改革,也是科技技術進步的結果,對現代工業制造技術的發展具有重要意義。
一、金剛石刀具的發展過程
金剛石砂輪修整刀具被作為切割刀具使用源于古埃及時代,古埃及石匠發現用金剛石切割花崗石塊既快又好,這一發現導致金剛石刀具的產生和發展,在相當長的一段時期內,由于天然金剛石價格昂貴,人們僅將它切割堅硬的石料、硬質合金、玻璃等,直到20世紀60年代以后,隨著計算機技術、數控技術和超精密加工技術的迅速發展,人造金剛石刀具才進入機械工業領域,成為非鐵金屬切削的優選工具。
此后金剛石木工刀具在北美和歐洲的市場越來越大,據德國木工刀具協會報道,德國金剛石刀具的年收入增長率為20%~25%。
大約在1993年,強化地板從歐洲進入我國市場,隨之國內十幾家企業引進國外技術和設備,自行生產強化地板,用于鋸切及銑削加工這種地板材料的金剛石刀具也悄然進入中國木材加工行業,并逐漸發展壯大。
二、技術現狀
1、人造金剛石刀片的制造技術
根據原石的來源不同,金剛石可分為天然金剛石和人造金剛石。
天然金剛石是單一碳原子的結晶體,又稱為單晶金剛石,是目前已知的硬度及耐磨性最高的物質,具有良好的導熱性和熱膨脹系數小的特點。
人造聚晶金剛石(簡稱PCD)是以碳、石墨或金剛石粉末為原料,添加少金屬結合劑,如銅、鉆等,在高溫、高壓下燒結而成的,由于金剛石晶粒在燒結過程中無序排列,因此,pcd為各向同性體。PCD硬度及耐磨性略低于天然金剛石,但抗沖擊性優于天然金剛石。
繼PCD之后,人們研究開發了CVD金剛石,它是利用化學氣相沉積法在異質基體沉積金剛石膜。高溫加熱碳氫化合物,如烷類、酮類、醇類,使之分解成碳原子或甲基基團相互結合生成金剛石結構并沉積在基體上,該技術受到 原蘇聯、日本、美國等國家的高度重視,研究和開發進展得非常迅速。
我國在1986年把CVD研究列為國家高科技發展計劃,取得了很大的成績,能制造大面積、均勻、高質量的金剛石膜,接近國際先進水平。
二、金剛石刀其在機械加工中的應用前景
自人造聚晶金剛石出現后,改變了金剛石刀具僅在硬、脆難加工材料領城中應用的傳統觀念開始大用于普通非鐵金屬和非金屬加工領域,近年在機械加工領域應用越來越廣泛。
據估計每年金剛石砂輪修整刀具的銷售約人民幣8億元,
金剛石砂輪修整刀具刃口容易磨鋒利,切削平穩,安全、噪聲低。有些金剛石刀具還具有降低粉塵污染的特殊功能,如金剛石修邊刀的前齒面設計時考慮了排屑問題,90%以上的切屑可以被除塵系統吸走,而普通刀具加工時僅有 50%切屑被吸走。
金剛石修整刀具的使用,是刀具技術的一次重大革命,回顧刀具材料的發展歷史,20世紀初期是工具剛占主導地位,20世紀50年是高速鋼、硬質合金大發展的時期,尤其是硬質合金刀具,性能不斷改善,新品種不斷涌現,擠占了不少高速鋼市場,金剛石砂輪修整刀具的使用時當代刀具超硬材料發展的標志,它將促進超硬人造板材料的發展,促進計算機技術,數控技術,刀具技術的發展,其營業前景十分廣闊!