32制备PCD刀具的关键工序工具技术王永国1，涂国才2，刘刚3，41上海大学；2江西昌河铃木汽车有限责任公司九江分公司；3上海工具厂有限公司；4机械工业高速精密工具工程技术研究中心摘要：随着中国汽车工业的高速发展，PCD刀具被广泛应用于以发动机和变速箱为代表的汽车零部件加工。对于PCD刀具，特别是各种高精度、非标准复合PCD刀具，PCD复合片的焊接、PCD刀具的线切割和刃磨等关键工序在很大程度上决定了PCD刀具的加工精度和刀具寿命。本文主要研究了PCD刀具的焊接、线切割和刃磨等关键工序。关键词：PCD刀具；焊接；线切割；刃磨中图分类号：TG711文献标志码：AKeyProcessesforManufacturingPCDCuttingToolsWangYongguo，TuGuocai，ⅡuGangAbstract：WmlthedevelopmentofautomotiveindustryinChina，PCDcuttingtoolsarewidelyusedonmachiningautomotivecomponents，suchasengineandtransmission．ForPCDcuttingtools，especiallyhighprecision，specialcombinedPCDtools，thekeymanufacturingprocesses，suchasbrazing，wirecuttingandgrinding，decidethemachiningaccuracyandtoollifetoagreatextent．ThispaIstudiesthebrazing．andgrindingforPCD。toolsextentIbispaperstudiesthebrazingwirecuthngandgrindingprocessesiorDcuthngtools．．，．Keywords：PCDcuttingtool；brazing；wirecutting，grinding1引言聚晶金刚石(PCD)刀具是将PCD复合片焊接到硬质合金或钢质刀体上制成的。PCD复合片将单晶金刚石的高硬度、高强度、高耐磨性和低摩擦系数与碳化钨硬质合金基体的高抗弯强度结合到一起，碳化钨硬质合金层可为金刚石层提供机械支持，增大其抗弯强度，同时，硬质合金层易于焊接，使PCD刀具的制备变得较为容易。近年来，随着汽车零部件大量采用轻型材料(如铝合金等)制造，适合加工这些材料的PCD刀具的应用也大量增加。如在变速箱壳体的加工中，某些工序将原来使用的硬质合金镗刀改为金刚石刀具，使刀具寿命提高到数万件，获得了显著的经济效益⋯1。用PCD刀具加工铝合金工件时，由于金刚石硬度高，与金属材料亲和力小，且刀具前刀面大都抛光成镜面，因此不易产生积屑瘤，可获得良好的加工尺寸稳定性和表面质量，尺寸精度可达到5—7级，表面粗糙度可达到R口0．02—0．32p_m[2|。采用PCD刀具加工各种尺寸规格的铝合金零件时，表面粗糙度可达R口≤O．1tan，刀具寿命可达几千到几万件，尤其适合汽车零件的大规模生产引3。在中国汽车制造基金项目：国家科技重大专项资助项目(2009ZX04012—012，2009ZX04012—022)收稿日期：2009年4月业，PCD刀具主要用于切削加工铝合金材料的发动机缸体、缸盖，变速器的壳体、阀体、槽体、侧盖等零部件l钏。随着PCD刀具的应用范围越来越广泛，对PCD刀具制备工艺的研究也日益重要。本文主要对制备PCD刀具的一些关键工序(如焊接、线切割、刃磨等)作一简要介绍。2制备PCD刀具的关键工序2．1PCD刀具的分类从刀具结构上，PCD刀具主要可分为焊接整体式PCD刀具和焊接PCD刀片两大类。近年来，焊接式带柄PCD刀具在汽车及零部件制造行业发展迅速，主要包括PCD铣刀、PCD镗刀、PCD铰刀，以及由两种乃至三种刀具组合而成的PCD复合刀具。刀柄形式主要有圆柱柄、BT柄(BT40、BTS0)、SK柄(SK40、SK50)、HSK柄(HSK63、HSK100)等。图1一图6分别为圆柱柄硬质合金刀体六刃PCD铰刀、HSK柄钢质刀体两刃PCD球头铣刀、HSK柄钢质刀体两刃四台阶PCD组合铰刀、整体式焊接HSK柄钢质刀体PCD面铣刀、机夹刀匣式PCD面铣刀和各种焊接PCD刀片。万方数据2010年第44卷Nol图1六刃PCD铰刀图2两刃PCD球头铣刀图3两刃PCD组合铰刀图4整体式焊接PC3)面铣刀图5机夹刀匣式PCD面铣刀图6焊接PCD刀片HSK柄焊接式PCD刀具已在我国汽车发动机和变速箱制造企业(如上海大众动力总成有限公司、大众变速器(上海)有限公司、奇瑞汽车公司、江淮发动机公司、大众一汽发动机(大连)有限公司等)广泛使用。此类刀具(尤其是多齿刀具)的特点是切削刃相对于刀柄的跳动小(如刃长为30mm的HSK柄PCD铣刀的切削刃跳动仅为0．002mm)，尤其适合对各种有色金属零件的成型面、孔、阶梯孔等进行大批量高速加工。例如，采用铝基...
