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大型電站用變壓器

可調電壓的變壓器

變壓器，是通過電磁耦合改變電壓的電力設備或電力元件。

變壓器通常包含兩組或兩組以上的線圈。它的主要用途是轉變電壓，改變阻抗，及分隔電路。

[編輯] 變壓器分類

[編輯] 電力變壓器

電力變壓器是一種通過電磁耦合把能量從一個電路轉移到另一個電路，而不需本身部件發生相對運動的電力設備。在交流電長途傳輸中，變壓器擔當重要的角色。

[編輯] 電子變壓器

通常稱電子設備中使用的變壓器為電子變壓器。例如電源常用的降壓變壓器。

[編輯] 隔離變壓器

用於在強幹擾場合傳遞電壓信號。

[編輯] 磁飽和變壓器

用於穩壓。

[編輯] 電力起動變壓器

交流電機起動時為降低對電網的衝擊，常常採用降壓起動方法，為此設計有專門用途的變壓器。

[編輯] 自耦變壓器

自耦變壓器是一個特例，其中一個線圈成為另一個線圈的一部分。自耦變壓器也常常用於電機起動。

[編輯] 變壓器原理

變壓器的原理是由變化的電壓加到原線圈在磁芯上產生變化的磁場，從而激發其他線圈產生變化的電動勢。原線圈、副線圈的電壓 V_S, V_P 和兩者的繞線的匝數 N_S, N_P 之間有正比的關係：

因此可以減小或者增加原線圈和副線圈的匝數比，從而升高或者降低電壓。

[編輯] 變壓器歷史

變壓器變壓原理是是由法拉第在1831年發現的，但是直到19世紀80年代才開始實際應用。在以後的十年裡，直流電和交流電優勢之爭中，能夠使用變壓器是交流電的優勢之一，直到現在交流電仍然占支配地位。變壓器可以將電能轉換成高電壓低電流形式，然後再轉換回去，因此大大減小了電能在輸送過程中的損失，使得電能的經濟輸送距離達到更遠。如此一來，發電廠就可以建在遠離用電的地方。世界大多數電力經過一系列的變壓最終才到達用戶那裡的。

[編輯] 變壓器原理的物理描述

一個簡單的單相變壓器由兩塊導電體組成。當其中一塊導電體有一些不定量的電流 (如交流電或脈沖式的直流電) 通過，便會產生變動的磁場。根據電磁的互感原理，這變動的磁場會使第二塊導電體產生電勢差。假如第二塊導電體是一條閉合電路的一部份，那麼該閉合電路便會產生電流。電力於是得以傳送。

在通用的變壓器中，有關的導電體是由 (多數為銅質的) 電線組成的線圈，因為線圈所產生的磁場要比一條筆直的電線大得多。

[編輯] 變壓器無法勝任的工作

• 直接把把直流電轉換為交流電，或直接把交流電轉換為直流電。前者由逆變器來完成，後者是整流電路的任務。
• 變更直流電的電壓或電流
• 變更交流電的頻率，變頻器才能勝任。
• 把單相電流轉為多相電流

[編輯] 定律

以下兩條電學定律與變壓器有關：

1. 根據能量守恆定律，變壓器輸出的功率不能超越輸入它的功率。
2. 根據歐姆定律，變壓器的負載所消耗的功率等於流經它的電流與其抵受的電壓的乘積。

由於變壓器遵守這兩條定律，它不會是放大器。如果處在變壓器兩方的電壓有所不同，那麼流經變壓器兩方的電流也會不同，而兩者的差距則成反比。如果變壓器一方的電流比另一方小，那電流較小的一方會有較大的電壓；反之亦然。然而，變壓器兩方所消耗的功率 (即一方的電壓和電流兩值相乘) 應是相等的。

[編輯] 電壓和電流比例

假設現在有一變壓器以 25:2 的電流轉變比率運行，而雙方的功率皆為 50 瓦。根據歐姆定律，可以確定以下兩點：

1. 如果輸入方(Primary)的電流是 25 安培，則其電壓應為 2 伏特。
2. 輸出方(Secondary)的電流按比例應為 2 安培，而其電壓則為 25 伏特。

至於變壓器兩方之間的電流或電壓比例，則取決於兩方電路線圈的圈數。圈數較多的一方電壓較高但電流較小，反之亦然。

如果撇除泄漏等因素，變壓器兩方的電壓比例相等於兩方的線圈圈數比例，亦即電壓與圈數成正比。以算式表示如下：

在算式中：

• V_p是輸入方的電壓(Primary Voltage)；
• V_s是輸出方的電壓(Secondary Voltage)；
• N_p是輸入方的線圈圈數(Numbers of turns in the Primary Winding)；
• N_s則是輸出方的電流圈數(Numbers of turns in the Secondary Winding)。

變壓器的這個性質使它成為轉換電壓的重要設備。

另外，撇除泄漏的因素，變壓器某一方 (線圈) 的電壓可以從以下算式求得：

E = 4.44 * F * n * a * b

在算式中：

• E是流經該線圈的電壓的方根均值；
• F是電流的頻率 (單位為赫茲)；
• n是線圈的圈數；
• a是線圈內空間 (鐵芯) 的切面面積；
• b是通過線圈內空間 (鐵芯) 的磁力。該值是以每單位面積計算，而面積的單位與變數 a 相同。
• 常數值 4.44 是為了使算式結果對應於計算出來的單位而設。

[編輯] 能量損失

理想的變壓器沒有能量流失，所以擁有 100% 效率。在現實之中，大功率的變壓器的效率可達 98%；但小型的變壓器流失會較嚴重，而它們的效率可能低於 85%。

變壓器的能量流失可以來自這些現象： (在以下敘述中，線圈內的導電體一律稱為「鐵芯」)

• 線圈的電阻：電流通過導電體時產生熱能（電流要較高，發出的熱人體才感覺的到），造成能量損失。和其他種類的流失不同，這種流失並不是來自變壓器的鐵芯。
• 渦流損：磁力使鐵芯產生環迴電流，導致能量化成熱並流失至外界。把鐵芯切成不相通的薄片可以減少這種流失。
• 磁力流失：所有未被輸出方線圈接收的磁力線均會造成能量流失。
• 磁滯損：鐵芯的滯後作用使每次磁場改變時造成能量流失。這種流失的大小取決於鐵芯的原料。
• 力流失：交替的磁場使導線、鐵芯與附近的金屬之間的電磁力產生變化，結果形成振動和能量流失。
• 磁致伸縮：交替的磁場使鐵芯出現伸縮。如果鐵芯的原料容易受伸縮影響，分子之間的摩擦會導致能量流失。
• 冷卻設備：大型的變壓器一般配備冷卻用的電風扇、油泵或注水的散熱器。這些設備所使用的能量一般亦算作變壓器的能量流失。

變壓器運作時的噪音一般來自磁力流失或磁致伸縮所造成的振動。

[編輯] 日常生活中的變壓器

變壓器在日常生活中以很多形態存在。原理相同、構造相近的變壓器可以嵌在小型麥克風之中以連接不同的電路，也可以處理數以百萬千瓦計的電功率並聯繫多個為整個國家供電的大型輸電網。

[編輯] 設計

[編輯] 發明

以下人士與變壓器的發明有關係：

• 法拉第在1831年8月29日發明了一個「電感環」。這是第一個變壓器，但法拉第只是用它來示範電磁感應原理，並沒有考慮過它可以有現實的用途。

• 戈拉爾路森和約翰狄克遜吉布斯 ，於1881年首先在倫敦展示一種稱為「二次手發電機」的設備然後把這項技術賣給了美國西屋公司，這可能是第一個實用的電力變壓器,但並不是最早的變壓器. 1884年他們還在採用電力照明義大利都靈市展示了他們的設備。早期變壓器採用直線型鐵心，後來被更有效的環形鐵心取代。
• 西屋公司的一名叫威廉·斯坦利的工程師在喬治·威斯汀豪斯從戈拉爾路森和約翰狄克遜吉布斯買來變壓器專利以後，於1885年製造了第一台實用的變壓器。後來變壓器的鐵心由E型的鐵片疊合而成，並於1886年開始商業運用。

[編輯] 電路符號

標準電路符號

有鐵芯兩繞組變壓器。

三繞組變壓器。
圖中的點標示繞組極性相同的端子（同名端）。

降壓或升壓變壓器。
圖中所示繞組匝數比例並非實際比例。

帶靜電屏蔽的變壓器，

可以防止繞組之間靜電耦合。

[編輯] 構造

一個變壓器通常包括：

• 兩組或以上的線圈，以傳輸電流；
• 一個鐵芯, 它把互感的磁場與線圈耦合在一起.

變壓器一般運行在低頻，導線圍繞鐵芯纏繞成繞組。雖然鐵芯會造成一部分能量的損失，但這有助於將磁場限定在變壓器內部，並提高效率。

電力變壓器按照鐵芯和繞組的結構分為芯式結構和殼式結構，以及按照磁通的分支數目（三相變壓器有3，4或5個分支）分類。它們的性能各不相同。

[編輯] 鐵芯

變壓器通常採用矽鋼材料的鐵芯作為主磁路。這樣可以使線圈中磁場更加集中，變壓器更加緊湊。電力變壓器的鐵芯在設計的時候必須保防止達到磁路飽和，有時需要在磁路中設計一些氣隙減少飽和。實際使用的變壓器鐵芯採用非常薄，電阻較大的矽鋼片疊壓而成。 這樣可以減少每層渦流帶來的損耗和產生的熱量。

電力變壓器和音頻電路有相似之處。典型分層鐵芯一般為E和I字母的形狀，稱作「EI變壓器」。這種鐵芯的一個問題就是當斷電之後鐵芯中會保持剩磁。 當再次加電後，剩磁會造成鐵芯暫時飽和。對於一些容量超過數百瓦的變壓器會造成的嚴重後果，如果沒有採用限流電路，涌流可造成主熔斷器熔斷。更嚴重的是，對於大型電力變壓器，涌流可造成主繞組變形、損害。

[編輯] 實芯鐵芯

在如開關電源之類的高頻電路中，有時使用具有較高的磁導率和電阻率的鐵磁材料粉末鐵芯。 在更高的頻率下，需要使用絕緣體導磁材料，常見的有各種稱作鐵素體的陶瓷材料。 在一些調頻無線電電路中的一些變壓器鐵芯採用可調鐵芯，來配合耦合電路達到諧振。

[編輯] 空氣芯

[編輯] 圓環柱心

[編輯] 線圈

傳送電流。

[編輯] 絕緣保護

[編輯] 屏蔽物

[編輯] 冷卻劑

[編輯] 接線端

[編輯] 自耦變壓器

單相自耦式變壓器

自耦式變壓器是只有一組線圈同時用作原線圈及副線圈的變壓器。降壓時會從共用線圈引出一部份用作副線圈，而當升壓時會從共用線圈引出比原線圈多的一部份用作副線圈。

[編輯] 多相變壓器

[編輯] 漏磁變壓器

漏磁變壓器

[編輯] 諧振變壓器

[編輯] 目前的變壓器

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钨及其合金的切削加工
钨的机械物理性能及其切削加工特点表1 钨的物理机械性能熔点℃3410密度g/cm319.32热导率W/(m·K)166.2线膨胀系数10-6/℃4.6弹性模量MPa35316硬度 HBS290～350抗拉强度MPa981～1472伸长率%35钨是一种难熔金属，它具有熔点高(达3400℃)、密度大(19.32g/cm3)、耐化学腐蚀性好及高温强度高等特点， 烧结的富钨合金其抗拉强度可高达1700MPa。表1中列出了难熔金属钨的物理机械性能。由于钨具有良好的机械物理性能，所以在工程上它已成为一种广受欢迎的结构材料，多用来制作耐高温的零、部件。例如，可以用作灯泡和电子管中的灯丝、X射线管中阳极材料、高温炉中的导热材料、火箭喷嘴及隔热材料、军用平衡零件和制作飞轮、以及碳化钨基硬质合金刀具材料等。钨可以制成铸锭，也可以烧结成制品。但它们的切削加工性很差。其切削加工有以下特点：

1. 钨的铸锭切削加工时，由于晶粒粗大，易产生掉块而使加工表面粗糙。
2. 钨的化学活性较大，亲和力较强，切削过程中容易产生积屑瘤， 而积屑瘤的剥落会导致工艺过程的不稳定。
3. 钨室温下呈脆性，在切削其烧结制品时，切屑成粉末状，且硬度很高，加剧了刀具的磨损。

2 钨棒及钨锭的切削加工钨具有高的抗拉强度，而钨的铸锭氧化层坚强又粗糙，使切削过程的冲击和振动增大，刀具容易崩刃、破损。所以生产上须用强度和韧性较好的WC基(K类或M类)硬质合金刀具来加工。粗加工可选用YG8(相当于K20)、YG8R(K30)、YG640(K30～K40)等牌号，半精加工用 YG6(K10)。由于硬质合金晶粒细化后，可提高合金的硬度、耐磨性、抗弯强度和抗崩刃性，而且高温硬度也有提高。因此，用细晶粒(尺寸为 1～0.5μm)和超细晶粒(<0.5μm)的硬质合金，如以Z30(相当于K30)、ZK30UF(K30)代替YG8，以YG6(K10)、 YS8(K05～K10)、YG643(K05～K10，M10)、ZK10UF(K10)等牌号代替YG6，能够显著提高刀具的使用寿命。硬质合金刀具的几何参数可选用：前角g0=0～20°，后角a0=6～12°，偏角kr=45～75°。为了加强切削刃， 刃口上须磨出负倒棱， 倒棱宽度可取br1=0.1～0.3mm，倒棱前角g01=-5～－10°；刀尖需适当修圆，修圆半径re=0.5mm左右。切削用量可取：切削速度V=5～50m/min，进给量f=0.1～0.5mm/r，背吃刀量(吃深)ap=0.2～4mm。

图1 用PCD、PCBN与YS8硬质合金刀具车削纯钨
图2 PCD金刚石刀具车削纯钨的V—T曲线由于钨的切削加工性差，即使用细晶粒和超细晶粒及表面有耐磨涂层的硬质合金来加工，刀具的使用寿命仍很短。为此，有人用CVD(化学气相沉积)法制成的金刚石刀具和PCBN(聚晶立方氮化硼)刀具来车削纯钨棒(硬度为350HBS)，并与YS8(相当于K05～K10)硬质合金刀具作对比，得刀具磨损曲线如图1所示。试验工作条件如下：

• 切削用量：ap=0.1mm，f=0.04mm/r，V=2.99m/min。
• 刀具几何参数：
  • CVD刀具g0=-5°，a0=8°，kr=75°，re=0.5mm。
  • PCBN刀具g0=0°，a0=8°，kr=75°，re=0.5mm，br1=0.2mm，g01=-15°。
  • YS8刀具g0=20°，后角a0=8°，kr=75°，re0.5mm。
• 不用切削液。

再用CVD金刚石刀具车削纯钨，改变三种切削速度，进给量和背吃刀量同上，做切削试验，得切削速度V与刀具寿命T的关系曲线如图2 所示。尽管每种刀具的加工参数未经过严格优选，不完全反映刀具的真实寿命，但由图1和图2中可以看出，钨是很难加工的，切削速度虽然只有2.99m/min，但YS8硬质合金刀具仍很快磨损失效。CVD金刚石与PCBN两种超硬刀具尚可胜任；但从图2中可知，当切削速度提高后，CVD金刚石刀具的使用寿命也不长。这是因为金刚石是纯碳的结晶体，当切削温度达到600℃以上时它将碳化(即石墨化)，并与钨化合形成硬度远低于金刚石硬度的WC(1500～1700HV)，加速了刀具的磨损。 3 钨基合金的切削加工
图3 不同材料刀具切削钨基合金时切削行程长度的对比钨基合金是指用粉末冶金烧结，由90%以上的钨和和10%以下的软金属(如Ni、Cu、Co、Mg等)作粘结相组成的合金。它的密度大，故又称高密度合金。通常其抗拉强度大于 981MPa，硬度大于40HRC。由于钨合金的热导率比纯钨小，且切屑成颗粒状，与刀具接触长度短，切削温度高，容易产生积屑瘤和黏结磨损，加工表面质量差。钨基合金的强度高，故切削力大。研究表明，在以ap=0.2mm，f=0.3mm/r，V=90m/min的条件下加工时，其产生的切削力 Fc=900N，背向力(径向力)Fp=450N，进给力(轴向力)Ff=600N。这样大的切削力在刀具刃口上将产生高的能量密度，致使切削刃和与之接触的工件材料上产生极高的热应力，故刀具磨损很快。传统的高速钢刀具已无法对其进行切削加工，须采用具有高切削性能的刀具。图3中示出了采用WC(碳化钨)基硬质合金、复合陶瓷、PCD(聚晶金刚石)和PCBN(聚晶立方氮化硼)四种不同材料刀具切削钨基合金材料(含93%，硬度为 52HRC)时切削行程长度L的对比。表2中列出了四种不同切削刀具材料的性能。试验工作条件如下：

表 2 不同切削刀具材料的性能机械性能刀具材料硬质合金(WC基)复合陶瓷立方氮化硼(PCBN)金刚石(PCD)密度 (g/cm3)14～153.8～53.4～4.33.5～4.2硬度 (HV30)1500～17001800～25003000～45004000～5000杨氏模量 (GPa)590～630300～400580～680680～810断裂韧度(Mpa√m)1100200～300370～630680～880热稳定性(℃)800～12001300～18001500600热导率(W/MK)10030～4040～100560热膨胀系数(10-6 /K)5.47.5～83.6～4.94.2～4.9
• 切削用量： 切削速度V=80m/min，进给量f=0.2mm/r，背吃刀量ap=1.2mm。
• 切削液：6%乳化液。
• 刀具磨钝标准：后刀面磨损量VB=0.3mm或刃口碎裂。

图4为用PCBN和WC基硬质合金两种不同材料刀具切削钨基合金(含93%W，硬度为HRC52)时的切削速度V与刀具寿命T的关系曲线。试验工作条件如下：

• 切削参数： 背吃刀量ap=1.2mm； 进给量f=0.3mm/r(PCBN)，f=0.2mm/r(WC钨基合金)。
• 切削液：6%乳化液。
• 刀具磨钝标准：后刀面磨损量VB=0.3mm或刃口碎裂。

图4 用PCBN和WC基硬质合金对钨合金切削时的V-T关系由图3中可知，用WC基硬质合金、复合陶瓷和PCD金刚石切削钨基合金，它们三者在刀具使用寿命上的差别很小。在相同的切削条件下，聚晶立方氮化硼PCBN 刀具的使用寿命要比其它材料刀具高4倍。因此，用PCBN加工钨基合金是合适的，可使刀具有较高的使用寿命。这是由于聚晶立方氮化硼具有更高的热稳定性和导热性的缘故，见表2。加工钨基合金宜用立方氮化硼刀具。试验时用的PCBN有两种牌号：DBC80和DBC50。它们的主要区别在于CBN含量。前者CBN含量高，其CBN的浓度为80%；后者CBN的浓度为50%。结果表明，使用DBC80，刀具寿命有显著提高。用PCBN刀具切削钨基合金时，刀具应锋利，在保证刃口强度的前提下，前、后角应尽可能大。可取：g0=0～10°，a0=8～10°，kr=45～75°，re=0.5mm。切削用量可取：切削速度V=30～80m/min，进给量f=0.05～0.4mm/r，背吃刀量ap=0.5～2mm。切削钨基合金时，也可选用细晶粒或超细晶粒及表面有耐磨涂层的WC基硬质合金刀具， 但其使用寿命较低。 4 结论钨及其合金材料的切削加工性很差。复合陶瓷不适于用来制作切削高钨合金材料的刀具，用PCD金刚石进行切削的刀具寿命同使用WC基硬质合金的寿命相比并无明显提高，使用WC基硬质合金对钨及其合金进行切削加工是不经济的，因为此时刀具寿命很短。钨及其合金材料最好采用PCBN刀具且用CBN含量较多的牌号 (如DBC80)来加工，这样可获得较好的经济效益。

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

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豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

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（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

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（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

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弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

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用户在选择和使用金刚石涂层刀具之前，必须了解有关金刚石涂层刀具的以下几点常识：
(1)CVD金刚石涂层与非晶金刚石涂层的区别

　　非晶金刚石(也称为类金刚石碳——译注)涂层是采用PVD工艺沉积的一种碳膜。它既具有一部分金刚石的SP3键，又具有一部分碳的SP2键；其成膜硬度很高，但又低于金刚石膜的硬度；其厚度也比我们通常沉积的金刚石膜要薄一些。加工石墨时，非晶金刚石涂层刀具的寿命是未涂层硬质合金刀具的2-3倍。与之相比，CVD金刚石则是采用CVD工艺沉积的纯金刚石涂层，加工石墨时的刀具寿命是硬质合金刀具的12-20倍，从而可减少换刀次数，提高加工的可靠性和精度一致性。

(2)不能用金刚石刀具加工淬硬钢

　　金刚石由碳原子构成。某些材料受热时，会从金刚石中吸出碳原子并在工件中形成碳化物。铁就是此类材料之一。用金刚石刀具加工铁族材料时，摩擦产生的热量会使金刚石中的碳原子扩散到铁中，从而造成金刚石涂层因化学磨损而提前失效。
　　(3)重磨和(或)重涂层的金刚石涂层刀具质量难以保证由于刀具表面生成的涂层为纯金刚石，因此用金刚石磨轮对刀具进行重磨需要耗费很长时间。此外，为使金刚石生长而采用的刀具。制备工艺会改变刀具表面的化学特性，由于涂层时要求对这种化学特性进行非常精确的控制，因此刀具重新涂层的效果难以得到保证。
(4)金刚石涂层刀具的寿命各不相同

　　与任何其他刀具一样，金刚石涂层刀具的寿命也各不相同，主要取决于被切削材料、选用的进给率和切削速度，以及工件的几何形状等。一般来说，加工石墨的金刚石涂层刀具的寿命是未涂层硬质合金刀具的10-20倍，在某些情况下甚至可能更长。这样，就能用一把刀具完成几乎任何加工任务，无需因刀具磨损而换刀，避免了加工中断和重新校准，从而有可能实现无人值守加工。在复合材料的加工中，也完全可能获得较长的刀具寿命。
　　据报道，在加工高密度玻璃纤维、碳纤维和Gl0-FR4等难加工复合材料时，金刚石涂层刀具的寿命可高达未涂层硬质合金刀具的70倍。
　　(5)金刚石涂层的剥落可以预防 涂层剥落是金刚石涂层刀具的一个严重问题，也是一个常见问题(尤其在加工碳纤维之类材料时)，会导致刀具寿命难以预测。上世纪90年代后期，界面化学特性被确定为是影响金刚石涂层粘附性能的重要因素。通过选择兼容性好的硬质合金化学特性、采用适当的预处理技术和合理的沉积反应条件，就有可能减轻或消除金刚石涂层的剥落，稳定地实现平稳的磨损模式。在显微镜下观察正常磨损的金刚石涂层刀具，可以发现，金刚石被稳定磨损直至硬质合金基体，而没有发生崩刃或剥落。

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金刚石刀具分类

金刚石刀具而言一般分为以下几类，分别是：人造聚晶金刚石(PCD)、类金刚石涂层（DLC）、纯金刚石涂层、以及单晶金刚石。其具体描述如下：

天然和合成单晶金刚石

　　天然和人工合成的单晶金刚石一般是按照应用领域进行产品分类，它们都能用作切削刀具、修磨机和拉丝模具。它们都被设计成为用于对表面光洁度、几何形状和尺寸有较高要求的精密加工应用领域。单晶金刚石刀具切削的工件表面呈连续状，而聚晶金刚石刀具切削的工件表面呈现出微米量级的不连续状态，工件表面的状况或多或少与金刚石刀具材料的晶粒尺寸有关，尽管对工件和加工刀具的精密特性需进行认真考虑，但有一个总的原则，那就是要求金属表面光洁度优于0.025um的情形需用单晶金刚石刀具和具有高刚性和高质量支架的机加工工具。天然金刚石早已被证明可成功应用于这些领域。然而，当前高温高压技术的发展使得制备出具有一定尺寸的人工合成单晶金刚石成为可能，目前最大尺寸可达8mm。采用高压技术制备金刚石的典型例子是De Beers MONODITE系列。人工合成单晶金刚石刀具的粗坯是沿着平行于1b型合成金刚石的(1 0 0)面或沿一个厚2mm边缘长度达8mm的薄片所提供的平面锯开所制得。这种工程材料的优点在于其尺寸、形状和性能都具有良好的一致性，这在天然产品中是不可能实现的。另外各种尺寸尤其是大尺寸天然金刚石的缺乏、不同金刚石品质的区别以及对金刚石的选择、取向和刀具尖端的预处理等专业技巧的要求都对天然金刚石的价格因素产生重要影响，从而大大限制了它在更广泛领域的应用。当前人工合成单晶金刚石刀具材料的应用得到了迅速的发展。

聚晶金刚石(PCD)

　　金刚石刀具的应用已迅速扩展到许多制造工业领域，尤其是在汽车和木材加工工业，成为传统的WC刀具的高性能替代产品。作为一种公认价格低廉且可用刃口长度达70mm的产品，PCD的应用发展速度很快。PCD 的性能主要依赖于它的应用场合所涉及的加工过程，但选择适当的牌号或晶粒尺寸也会对其性能产生影响。标准牌号包括002，010和025三种，它们初始晶粒平均尺寸分别为2、10、25um。总的来说，牌号越大，其耐磨性越好；在相接近的刃口加工量下，牌号越小，其刃口质量越好。

化学气相沉积金刚石

PCD、PCBN和人工合成单晶金刚石均是在高温和高压下合成的，而CVD金刚石是在低压下制备的。碳基气体和氢气的混合物在高温和低于大气压的压力下分解形成金刚石沉积在基体上。沉积出的是交互生长极好的聚晶金刚石，它呈柱状结构且非常致密。随着生长条件的不同，CVD金刚石也呈现出不同的晶粒尺寸和结构。CVD金刚石不需金属催化剂，因此它的热稳定性接近天然金刚石。可以根据需要对晶粒尺寸和沉积技术进行选择。例如在非刀具的应用场合，如热控制和光学视窗，对CVD金刚石的性能要求明显不同于切削刀具。根据不同的应用需要选择不同的CVD沉积工艺可以合成出晶粒尺寸和表面形貌差别很大的聚晶金刚石。由于对刀具的性能要求是多种多样的，所以可能要多种不同晶粒尺寸的CVD金刚石才能满足各种应用的需要。 实际上，CVD金刚石刀具有两种形式：第一种是在适当基体上沉积厚度小于30um的薄层(薄膜)，例如ISO刀片和麻花钻头的刃口是两种典型的薄涂层。第二种是沉积厚度达1mm的无衬底的金刚石层(厚膜)，如果需要的话，它可以钎焊在基体上。

CVD金刚石薄膜

　　如果要达到对CVD薄膜的沉积和结合强度满意的程度，则基体材料的性质和制备显得非常重要。直至目前，该项技术仍限制着CVD涂层的设备，因此目前在CVD制备薄膜领域的大部分工作都致力于对它的研究。好的基体材料是WC，因为它的机械性能同金刚石较匹配，而且刀具制造商对WC基的刀具材料很熟悉，很愿意用它作为基体材料。对加有涂层的刀具材料的第二个限制是基体上的涂层必然在刃口上形成倒圆，这将限制涂层的厚度，因而有必要对加有涂层的刃口进行处理(如研磨)。至目前为止，薄膜金刚石产品的市场还不是很大。

CVD金刚石厚膜

　　与此相反，CVD金刚石厚膜可以通过特殊的、简便易行的技术钎焊在所要求的基体上。然而这种钎焊点的强度决不等同于PCD强度，在用于间断切削这种高要求的机械加工过程时，这种连接就显得很脆弱。不然的话，CVD金刚石厚膜将能在整个机械加工应用领域同PCD竞争。它同PCD相比，其主要优点是它的热稳定性更好，其缺点是较高的脆性和不导电性。缺乏导电性阻碍了它用于放电腐蚀(EDM) 切削和加工技术，该项技术在金刚石刀具加工业，尤其是在木材加工用刀具的生产和修整上得到了广泛应用。但是能用EDM切削的厚CVD刀具材料已经制造出来，目前正在对它进行评估。它潜在的应用领域还有对高耐磨工件的机械加工，在这种场合主要利用了CVD金刚石厚膜中金刚石的高纯度以及由此带来的耐磨性和热稳定性的提高。

　　目前CVD金刚石厚膜的成本较高，随着技术的发展，其制造成本会逐步降低，并最终会进入超硬工具工业领域。

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BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

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1 引言 随着汽车、航空和航天技术的飞速发展，对材料的性能及加工技术要求日益提高。新型材料，如碳纤维增强塑料、颗粒增强金属基复合材料(PRMMC)及陶瓷材料得到广泛应用。这些材料具有强度高、耐磨性好、热膨胀系数小等特性，这决定了它在机加工时刀具的寿命非常短。开发新型耐磨且稳定的超硬切削刀具是许多高校和科研院所研究的课题。金刚石集力学、光学、热学、声学和光学等众多的优异性能于一身，具有极高的硬度、摩擦系数小、导热性高、热膨胀系数和化学惰性低，是制造刀具的理想材料。近年来发展了一些加工方法，本文对当前金刚石刀具的制造方法作了一概述。 2 金刚石刀具的应用 金刚石优异性能决定了它在机加工中的广泛应用。

• 加工难加工的有色金属在加工铜、锌、铝等有色金属及其合金时，这些材料粘附刀具，不宜加工。利用金刚石的摩擦系数低、与有色金属亲和力小而制成的金刚石刀具可防止金属与刀具粘结在一起。由于金刚石的弹性模量大，在切削时刃部变形小，对所切削的有色金属挤压变形小，使切削过程在小变形下完成，可以提高切削的表面质量。
• 加工难加工的非金属材料 加工含有大量高硬度质点的难加工非金属材料，如玻璃纤维增强塑料、填硅材料、硬质碳纤维/环氧树脂复合材料时，材料的硬质点使刀具的磨损严重，用硬质合金刀具难以加工，而金刚石刀具的硬度高、耐磨性好，因此加工效率高。
• 超精密加工随着现代集成技术的问世，机加工向高精度方向发展，对刀具性能提出了相当高的要求。由于金刚石摩擦系数小、热膨胀系数低、导热率高，能切下极薄的切屑，切屑容易流出，与其它物质的亲和力小，不易产生积屑瘤，发热量小，导热率高，可以避免热量对刀刃和工件的影响，因此刀刃不易钝化，切削变形小，可以获得较高质量的表面。

3 金刚石刀具的制造方法 目前金刚石的主要加工方法有以下四种：薄膜涂层刀具、厚膜金刚石焊接刀具、金刚石烧结体刀具和单晶金刚石刀具。

• 薄膜涂层刀具 薄膜涂层刀具是在刚性及高温特性好的集体材料上通过化学气相沉积法(CVD)沉积金刚石薄膜制成的刀具。由于SiN4系陶瓷、WC Co系硬质合金以及金属W的热膨胀系与金刚石接近，制膜时产生的热应力小，因此可作为刀体的基体材料。WC Co系硬质合金中，粘结相Co的存在易使金刚石薄膜与基体之间形成石墨而降低附着强度，在沉积前需进行预处理以消除Co的影响(一般通过酸腐蚀去Co)。化学气相沉积法是采用一定的方法把含有C源的气体激活，在极低的气体压强下，使碳原子在一定区域沉积下来，碳原子在凝聚、沉积过程中形成金刚石相。目前用于沉积金刚石的CVD法主要包括：微波、热灯丝、直流电弧喷射法等。 金刚石薄膜的优点是可应用于各种几何形状复杂的刀具，如带有切屑的刀片、端铣刀、铰刀及钻头；可以用来切削许多非金属材料，切削时切削力小、变形小、工作平稳、磨损慢、工件不易变形，适用于工件材质好、公差小的精加工。主要缺点是金刚石薄膜与基体的粘接力较差，金刚石薄膜刀具不具有重磨性。
• 金刚石厚膜焊接刀具 金刚石厚膜焊接刀具的制作过程一般包括：大面积的金刚石膜的制备；将金刚石膜切成刀具需要的形状尺寸；金刚石厚膜与刀具基体材料的焊接；金刚石厚膜刀具切削刃的研磨与抛光。
  • 金刚石厚膜的制备与切割 常用的制备金刚石厚膜的工艺方法是直流等离子体射流CVD法。将金刚石沉积到WC Co合金(表面进行镜面加工)上，在基体的冷却过程中，金刚石膜自动脱落。此方法沉积速度快(最高可达930&micro;m/h)，晶格之间结合比较紧密，但是生长表面比较粗糙。金刚石膜硬度高、耐磨、不导电决定了它的切割方法是激光切割(切割可在空气、氧气和氩气的环境中进行)。采用激光切割不仅能将金刚石厚膜切割成所需要的形状和尺寸，还可以切出刀具的后角，具有切缝窄、高效等优点。
  • 金刚石厚膜刀具的焊接 金刚石与一般的金属及其合金之间具有很高的界面能，致使金刚石不能被一般的低熔点合金所浸润，可焊性极差。目前主要通过在铜银合金焊料中添加强碳化物形成元素或通过对金刚石表面进行金属化处理来提高金刚石与金属之间的可焊性。
    • 活性钎料法焊料一般用含Ti的铜银合金，不加助熔剂在惰性气体或真空中焊接。常用的钎料成分Ag=68.8wt%，Cu=26.7wt%，Ti=4.5wt%，常用的制备方法是电弧熔炼法和粉末冶金法。Ti作为活性元素在焊接过程中与C反映生成TiC，可提高金刚石与焊料的润湿性和粘结强度。加热温度一般为 850℃，保温10分钟，缓冷以减小内应力。
    • 表面金属化后焊接金刚石表面的金属化是通过表面处理技术在金刚石表面镀覆金属，使其表面具有金属或类金属的性能。一般是在金刚石的表面镀Ti，Ti与C反应生成 TiC，TiC 与Ag-Cu合金钎料有较好的润湿性和结合强度。目前常用的镀钛方法有：真空物理气相沉积(PVD，主要包括真空蒸发镀、真空溅射镀、真空离子镀等)，化学气相镀和粉末覆盖烧结。PVD法单次镀覆量低，镀覆过程中金刚石的温度低于500℃，镀层与金刚石之间是物理附着、无化学冶金。CVD法Ti与金刚石发生化学反应形成强力冶金结合，反应温度高，损害金刚石。
  • 厚膜金刚石刀具的刃磨 金刚石厚膜刀具的加工方法有：机械磨削，热金属盘研磨，离子束、激光束和等离子体刻蚀等。
• 金刚石烧结体刀具将金刚石厚膜用滚压研磨破坏的方法加工成平均粒度为32～37&micro;m的金刚石晶粒或直接利用高温高压法制得金刚石晶粒，把晶粒粉末堆放到WC-16wt%Co合金上，然后用Ta箔将其隔离，在5.5GPa、1500℃条件下烧结60分钟，制成金刚石烧结体，用此烧结体制成的车刀具有很高的耐磨性。
• 单晶金刚石刀具单晶金刚石刀具通常是将金刚石单晶固定在小刀头上，小刀头用螺钉或压板固定在车刀刀杆上。金刚石在小刀头上的固定方法主要有：机械加固法(将金刚石底面和加压面磨平，用压板加压固定在小刀头上)；粉末冶金法(将金刚石放在合金粉末中，经加压在真空中烧结，使金刚石固定在小刀头上)；粘结和钎焊法(使用无机粘结剂或其它粘结剂固定金刚石)。由于金刚石与基体的热膨胀系数相差悬殊，金刚石易松动，脱落。

4 结语目前在金刚石的产业化中还存在一些关键问题函待解决，如高速大面积的金刚石厚膜沉积工艺、控制金刚石膜的晶界密度和缺陷密度、金刚石膜的低温生长，金刚石薄膜与基体结合力弱等。金刚石刀具优异的性能和广泛的发展前途吸引国内外无数的专家进行研究，有些已经取得了突破性进展，相信不久的将来金刚石刀具将广泛应用到现代加工中。

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、NSK高數主軸與馬達、專業模具修補工具-氣動與電動、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

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将单晶金刚石刀头牢固、可靠地装卡在刀杆上，是制造金刚石刀具的关键步骤，其装卡质量直接影响金刚石刀具的使用性能。目前常用的装卡方法主要有三种，即粘结法、镶嵌法和钎焊法。
　　1.粘结法
　　粘结法是采用环氧树脂或502胶等有机粘结剂，将金刚石刀头粘结在刀杆上与金刚石刀头大小相匹配的凹槽。这种方法操作简便，不需要专用设备与夹具，可获得一定的粘结强度。但由于有机粘结剂的耐温性一般不超过200℃，研磨刀头时或采用较大切削用量进行切削加工时产生的高温均可能使粘结剂失效，所以粘结式金刚石刀具只适用于切削用量较小的超精密加工，且不能在刀杆上直接研磨金刚石刀头。当刀具需要修磨时，需要用丙酮等溶剂先将粘结胶化开，对金刚石刀头进行修磨后再重新粘结到刀杆上。此外，粘结过程金刚石刀头的位置精度较难保证。
　　2.镶嵌法
　　镶嵌法是首先将金刚石刀头与金属粉末一起烧结，再通过压板将金刚石刀头机械地固定在刀杆上。镶嵌法是目前应用最为广泛的金刚石刀具装卡方法，其工艺过程如下：
　　(1)将金刚石粗磨成上大下小的形状，并确定刀刃及后刀面的位置。(2)将金刚石大面朝下放置在如图1所示的铸铁模具，在其周围填充适量的铜基金属粉末(如663铜粉)，然后插入上柱塞，稍加压力压实金属粉末。(3)采用高频感应装置缓慢加热模具的同时，不断增加上下两柱塞之间的压力，直至温度与压力分别达到750℃和5.5kg/mm2。冷却后取出烧结块及其的金刚石刀头，在烧结块上即可得到与金刚石刀头形状和大小相一致的窝孔。(4)根据设计的刀刃与刀杆的相对位置，去除烧结块上的多余部分。然后将加工好的烧结块用较低温度的铜钎料钎焊在刀杆的正确位置上，并精确修磨刀杆的后角及其它部分。(5)将精磨好的金刚石刀头放入烧结块的窝孔并加盖合适的压板，即完成了金刚石刀具的装卡。装卡好的金刚石刀头(如图2所示)只露出刀具的后刀面和 1mm左右的前刀面。镶嵌法可以牢靠地固定金刚石刀头，耐高温性也较好，可以在装卡后直接研磨刀头的后刀面，从而达到较高的角度精度。修磨时只需打开压板，取出金刚石刀头，修磨合格后再重新装配，十分方便。
　　镶嵌法的缺点是工艺过程较复杂，同时金刚石刀头只能露出少部分前刀面，其后部的压板会妨碍切屑流出，容易使切屑堵塞在刀刃附近而破坏已加工表面。由于镶嵌法装卡的金刚石与烧结块窝孔面之间无化学键连接，仅靠压力压紧，在加工有可能产生微小位移，因此不太适合超精加工刀具的要求。此外，镶嵌法要求金刚石具有较大体积，这一方面导致金刚石的利用率较低，另一方面难以制作用于小孔加工的小直径刀具。
　　3.钎焊法
　　用钎焊法直接焊接金刚石刀具一直是一个颇受关注的问题。由于金刚石具有很高的化学稳定性，很难与其它金属发生化学反应而实现焊接，因此，如何可靠地实现金刚石与金属的牢固连接，成为金刚石工具制造业的技术难点和亟待解决的研究课题。
　　实现金刚石刀具的钎焊需要解决以下问题：
　　(1)润湿性能：钎焊时，钎料必须润湿被焊材料才能保证焊接部位无缺陷。由于金刚石的表面能很高，润湿性差，因此找到对于金刚石和金属基体表面均具有良好润湿性的钎料是钎焊成功的关键。
　　(2)粘结性能：钎料不仅应具有良好的润湿性，还要能与被焊材料产生化学反应，形成化学键连接，才能实现具有足够粘结力的焊接。
　　(3)残余应力：金刚石与金属的热膨胀系数相差近十倍，在焊接后的冷却过程会形成很大的残余应力，从而影响焊接强度甚至损坏金刚石。
　　(4)金刚石的腐蚀：金刚石在高温下会氧化或石墨化，某些金属对金刚石还具有侵蚀作用，因此必须选择合适的工作环境与钎料，将金刚石的腐蚀现象减小到最低程度。大量研究发现，含有钛、锆、铌、钽等活性元素的钎料在真空可以直接润湿金刚石表面，这些活性元素还能与金刚石表面的碳原子反应生成稳定的碳化物，形成化学键连接。金属钼或钴基硬质合金与金刚石有较为相近的热膨胀系数，用作焊接基体既可以不损坏金刚石又能保证钎焊强度。在此研究基础上开发了真空条件下的金刚石钎焊技术。近年来又进一步开发了在保护气体氛围钎焊金刚石的新技术。与真空钎焊技术相比，保护气体钎焊技术具有设备成本低，操作简便，工艺周期短等优点，并保持了与真空钎焊相当的焊接强度。这一技术的出现较圆满地解决了长期存在的金刚石钎焊技术难题。
　　保护气体钎焊金刚石所用钎料为银铜钛合金，合金银、铜、钛的成份比例分别为
　　68.8%、26.7%和4.5%。保护气体为氩(95%)与氢(5%)的混合气体。焊接在如图3所示的半开放式腔体进行。钎焊工艺过程如下：
　　(1)充分清除金刚石和金属基体表面上的氧化物；
　　(2)在保护气氛加热基体及钎料，直至钎料熔化并均匀散布于基体的指定位置，然后冷却；
　　(3)在基体的正确部位放置需焊接的金刚石，充入保护气体后重新加热至钎料熔化温度，再缓慢冷却至室温。采用钎焊法装卡金刚石刀头具有以下优点：焊接强度高，焊接面的剪切强度可达340MPa，可将重量仅为0.02克拉的金刚石刀头牢固地焊接在刀杆上；可在钎焊后对金刚石刀头再进行精磨，以保证刀具几何角度的加工精度；可使刀具前刀面高于刀杆，从而保证切屑排出顺畅，使切削过程及工件表面质量更加稳定可靠；可大幅度提高金刚石刀具的系统刚性。

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显微镜是一种可将微小物体显微放大到人眼可见的高科技仪器，它应用极其广泛，医院、学校、科研单位、工厂等都可应用到。而随着市场经济的高速发展及需要，广大消费者对产品本身质量的要求也越来越高，正因为如此，现在很多工厂都大量配备高科技质检设备，如显微镜则是其中之一。

那么今天，我来说说显微镜应用于单晶金刚石刀具的质量检测吧，看看显微镜在产品质量检测方面是如何起到关键性作用。

单晶金刚石刀具在机械加工领域具有重要地位，广泛应用于诸如反射镜、导弹和火箭的导航陀螺、计算机硬盘基片、加速器电子枪等超精密镜面零件的加工。单晶金刚石还可用于制造眼科、脑外科手术刀、超薄生物切片刀等医用刀具。此外，单晶金刚石刀具在民用产品加工中的应用也日趋广泛，从手表零件、铝活塞、首饰等的加工到制笔、高光标牌及有色金属镜面装饰零件的加工，其应用已进入机械加工的多种领域。

单晶金刚石刀具切削加工后的残留面积高度h=f/(ctgkr+ctgkr')即为已加工表面的理论粗糙度值，它随进给量f、刀具主偏角kr和副偏角kr'的减小而减小。由于主偏角kr的减小会使Fy力迅速增大而引起刀具振动，减小进给量f则会影响切削效率，所以一般通过减小副偏角kr'来降低表面粗糙度值。

单晶金刚石刀具的表面粗糙度值可小于Ra0.01µm，刀刃质量至少可达到在100倍显微镜下观察无缺陷，加之摩擦系数极小，所以其副偏角极限值可减小至0～2'，从而可使加工表面粗糙度理论值接近或等于零，实际表面粗糙度值可达到镜面或超光滑表面的要求。

由此可见，就刀具本身而言，单晶金刚石刀具的镜面加工机理是通过刀具的超光洁表面和无缺陷的副切削刃(修光刃)的作用，使加工表面粗糙度理论值接近于零来获得镜面加工效果。

下面再以几种常用刀具为例，说明如何在显微镜下进行质量检测的：

1、计算机硬盘基片车刀

该刀具的关键质量要求是刀刃及刀尖在500倍显微镜下观察无缺陷。其设计原则同样适用于其它超精密镜面加工刀具。

2、首饰批花刀

首饰批花刀与加工表壳及一些高光装饰零件用刀具的设计原则大致相同，该类刀具要求刀刃在200～500倍显微镜下观察无崩口。

3、隐形眼镜车刀

隐形眼镜所用材料非常柔软，且有一定的抗拉强度，一般材料刀具由于刀刃圆弧过大，很难对其进行切削加工。由于车削加工后还有一道研磨工序，因此车削加工的表面粗糙度只要求达到Ra0.1µm，车削加工的主要目的是得到具有一定形状精度的凹凸圆弧面，对刀具的主要要求是刀刃的锋利性。为满足切削凹圆弧面的需要，采用15°的后角，要求刀刃在100倍显微镜下观察无崩口。

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