2022年PCD刀具在柴油机气缸盖加工中的应用 .pdf

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1、PCD 刀具在柴油机加工中的应用随着现代制造业 (尤其是汽车制造业 )的快速发展，高速切削已成为现代制造技术的一个主要发展方向。由于高速切削刀具的开发与应用直接影响高速切削的加工效率和加工质量，因此具有非常重要的意义。刀具技术的革新， 除了刀具本身的几何形状、 切削角度等的革新和改进外，刀具切削刃材质的开发和革新也是提高切削效率、降低切削成本的一个关键因素。20 世纪 70 年代中期以来，美国、德国、日本等工业发达国家先后开发聚晶金刚石(PCD) 刀具并将其用于非金属材料和有色金属材料的高速切削加工， 使生产效率获得大幅度提高，切削费用成倍下降，因此被广泛应用于汽车、航空、航天以建材等工业领域

2、。工业发达国家对PCD 刀具的研究开展较早， 其应用已比较成熟。但是进口价格昂贵 PCD 刀具一直是影响用户广泛接受PCD 刀具的一个主要障碍。随着我国制造也的快速发展，国内PCD 刀具市场随着刀具技术水平的发展也不断扩大，PCD 刀具的应用也进一步推动了对其设计与制造技术的研究。 郑州钻石精密制造有限公司积极开展这方面的研究，近年来在 PCD 刀具的研发和应用取得较好的成果。尤其在汽车发动机高速精密制造中，以可靠的质量，低廉的价格，优质的服务不断挑战 MAPAL（玛帕） 、LMT（蓝帜）和VALENITE （瓦尔耐特）等国际知名在 PCD 刀具市场的垄断地位，并逐步取代。名师资料总结 - -

3、 -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - PCD 刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。PCD 刀具材料的主要性能指标：PCD 的硬度可达 8000HV ，为硬质合金的80 120 倍； PCD 的导热系数为700W/mK，为硬质合金的 1.5 9 倍，甚至高于 PCBN 和铜，因此 PCD 刀具热量传递迅速； PCD 的摩擦系数一般仅为0.1 0.3 （硬质合金的摩擦系数为 0.4

4、1） ，因此 PCD 刀具可显著减小切削力； PCD 的热膨胀系数仅为 0.910 -6 1.1810 -6 ，仅相当于硬质合金的1/5 ，因此 PCD 刀具热变形小，加工精度高； PCD 刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小， 在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。采用 PCD 刀具加工有色金属时，由于金刚石硬度高，表面与金属亲合力小， 因此加工尺寸稳定性及表面质量都很好，刀具寿命也较长。众所周知，金刚石材料的成分是碳，金刚石与铁系有亲和力，切削过程中，金刚石的导热性优越，散热快，但是要注意切削热不宜高于 700 度，否则会发生石墨化现象，工具会很快磨损。因为金刚石在高温下和 W、

5、Ta、Ti、Zr、Fe、Ni、Co、Mn、Cr、Pt 等会发生反应，与黑色金属 (铁碳合金 )在加工中会发生化学磨损，所以，金刚石原则上不能用于加工黑色金属只能用在有色金属和非金属材料上。郑州钻石精密制造有限公司近年来致力与PCD 刀具加工黑色金属的研发，并成功应用与发动机缸体和缸盖的加工，在一拖、大柴等名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 柴油机厂家大量应用，效果非常显著。一拖（洛阳）柴油机有限公司是国内大型制造企业

6、，具有丰富的加工制造技术和经验。上世纪八十年代从德国HELLER 公司引进国内第一条气气门导管和座圈精加工生产线缸盖，20 多年气门座和导管孔的加工刀具一直是德国MAPAL 公司独家供货； 2003 年技术改造有购置两台 HELLER 公司的设备，刀具依然由MAPAL 公司提供。MAPAL 公司刀具制造精度高，可满足工件加工精度要求，成本高，每年仅此项刀具消耗费用很高。下面以加工缸盖导管孔为例，说明一下郑钻研制的PCD 刀具在加工铁合金中的应用：缸盖导管材质为合金铸铁， 要求加工孔径为 9.5+0.019mm ，加工表面粗糙度要求Ra1.6 ，加工余量为 0.5mm ，有效切削长度为 70mm

7、 。采用 MAPAL 公司的硬质合金涂层机夹不重磨枪铰刀片，切削参数为：V=70m/min，N=2353，f=0.143mm/r，一个切削刃可加工 50 个导管孔，孔径9.5 9.517 ，表面粗糙度Ra2.2 3.7 m ；采用郑州钻石精密制造有限公司生产的PCD 刀具，切削参数为：V=83.9m/min，N=2813，f=0.119mm/r，一个切削刃可加工 320 个导管孔，孔径 9.5 9.516 ，表面粗糙度 Ra0.4 1.3 m 。郑钻生产的 PCD 铰刀是用线切割机将 PCD 复合片切割成所需刀头，将刀头焊接在硬质合金刀体上，经过刃磨，磨削出合理的刀具角名师资料总结 - - -

8、精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 度和精确的刀具尺寸（尺寸误差可控制在0.001mm以内） 。过去，价格昂贵一直是影响用户广泛接受PCD 刀具的一个主要障碍，但郑州钻石精密制造有限公司不断改进刀具制造工艺，降低刀具 制 造 成 本 。 其 生 产 的PCD 刀 具 仅 为 国 外 进口 刀 具 成本 的20%25%，具有强大的市场竞争力； 在国内竞争激烈的PCD 刀具市场中占有越来越大的份额。随着 21 世纪人类的社会、产业结构将向着循环经济型、节省能源型、高度信息型迅速变化发展；机械加工及NC 技术的发展高速、高精度化得到迅速地普及，适合高速加工的PCD 刀具对于广大用户具有了前所未有的吸引力，这将有力推动PCD 刀具的普及应用以及PCD 刀具技术更快地向前发展。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -