有分析认为,刀具材料已经进入了以硬质合金为代表的发展时代,与高速钢相比,硬质合金具有更好的性能和更高的切削效率,天然钻石刀具和超硬材料一起,是实现现代切削技术高效加工的重要保证。目前,我国硬质合金刀具所占的比例达40%,远远低于工业发达国家的水平,严重制约了我国刀具产品总体水平的提高。没有好的刀具材料,任何刀具创新和切削工艺的进步都缺少必要的物质基础。从根本上解决这个问题,将涉及到行业结构的调整,加快具有硬质合金材料和刀具研发能力的生产基地的建设进程,迅速增加硬质合金刀具在所有刀具中所占的比重。 天然钻石刀具的优良特性可满足精密及超精密切削对刀具材料的大多数要求,是理想的精密切削刀具材料。天然金刚石无内部晶界的均匀晶体结构使刀具刃口理论上可达到原子级的平直度与锋利度,切削时切薄能力强、精度高、切削力小;天然金刚石的硬度、抗磨损与抗腐蚀性和化学稳定性保证了刀具的超长寿命,能保证持续长久的正常切削,并减少由于刀具磨损对零件精度的影响;其较高的导热系数又可降低切削温度和零件的热变形。因此,天然金刚石作为超硬刀具材料在机械加工领域有着重要地位并得到了广泛应用,尤其在超精密加工领域(如加工用于原子核反应堆及其它高技术领域的各种反射镜、用于导弹或火箭中的导航陀螺、计算机硬盘基片、加速器电子枪等超精密零件),采用天然金刚石刀具无论在价格上还是在精度上都比传统加工方法具有明显优势。除高科技领域外,天然金刚石刀具在普通工业和民用产品加工中的应用也逐年增长,已从传统的手表零件加工发展到铝活塞、首饰、制笔、高光标牌、有色金属装饰件等的加工,可以说天然金刚石刀具已深入机械加工各个领域,起着越来越重要的作用。 另一方面,由于天然金刚石的独特性能,使得对其本身的加工非常困难。由于天然金刚石具有极高硬度,必须采用特殊方法进行研磨,对操作工人的技术也有很高要求;由于天然金刚石具有良好的化学稳定性,过去长期无法对其进行焊接,只能采用机械方法夹持大颗粒金刚石,造成金刚石材料的浪费与刀具价格居高不下,同时还影响了刀具和零件的精度。 近百年来,科技人员对天然钻石刀具在机械加工中的重要作用、应用前景及实现方法等进行了长期研究及开发,取得了丰硕成果。下面分阶段回顾天然金刚石刀具技术的发展概况,介绍最新的金刚石刀具尖端技术,并探讨今后的发展趋势。 |