国内对发动机用高端PCD刀具的制造

为了降低车辆的质量，提高燃油效率，越来越多的发动机采用铝合金材料。PCD是加工铝合金的最佳刀具材料，PCD刀具在发动机的生产过程中得到了越来越广泛的使用。但是，国内汽车发动机生产用刀具80％以上来自发达国家，特别是铝合金缸体、缸盖用技术含量高、附加值高的非标组合式PCD刀具主要来自德国。国外企业在该产品的技术和市场方面形成了垄断局面。由于技术的垄断性以及在国外生产，此类刀具价格昂贵，同时交货周期长。国内生产PCD刀具的厂家，其产品都集中在技术含量低、利润低的低端产品上。本研究首次在国内对发动机用高端PCD刀具的制造工艺等进行了较为系统的研究。
　　 PCD刀具的切削性能与所用的PCD复合片中PCD层金刚石颗粒粒度和所占百分比有密切关系，对于精加工的镗削/铰削PCD刀具来说，常用微晶颗粒、金刚石含量90％的PCD；对于粗加工和半精加工的PCD铣削等刀具来说，常用中等颗粒、金刚石含量92％的PCD;对于高速和干切削等情况下的铣削PCD刀具来说，常用大颗粒、金刚石含量94％的PCD;而对于铣削含硅量＞14％的铝合金，常采用复合颗粒、金刚石含量95％的PCD。提出了PCD刀具不同切削情况下的推荐切削参数。
　　 系统研究了PCD刀具的制造工艺，PCD刀具制造的关键工序是焊接、线切割、外圆磨削和倒角磨削等工序。焊接工序中焊接温度、焊接时间等因素不仅决定了PCD复合片的焊接强度，而且还影响PCD切削刃的切削性能。对于线切割加工的PCD切削刃来说，如果可能，尽量对PCD切削刃进行磨削加工。磨削加工可以增加PCD刀具的寿命以及加工零件尺寸的稳定性。倒角磨削的质量在一定程度上也可以影响刀具的寿命和切削过程的稳定性。研究了三种典型PCD刀具即：直柄式、刀柄刀杆一体式和法蓝可调式PCD刀具的制造工艺。
　　 研究了PCD刀具加工中出现的问题以及对应的解决方法，PCD刀具加工过程中零件出现问题时应该全面考虑机床、工件、刀具、夹具、量具等因素。通过与机床商、夹具商、用户以及刀具制作人员进行充分的沟通和交流，找到解决问题的方法。