聚晶金剛石(PCD)刀具是將PCD複合片焊（hàn）接到硬質合金或鋼質刀體上製成的。PCD複合片將單晶金（jīn）剛石的高（gāo）硬度、高強（qiáng）度、高耐（nài）磨（mó）性和低（dī）摩（mó）擦係數與碳化鎢（wū）硬（yìng）質合金基體的（de）高抗彎強度結合到一起（qǐ），碳化鎢硬（yìng）質（zhì）合金層可為金剛石層提供機械（xiè）支持，增大其抗彎強度，同時，硬質合金層易於焊接，使（shǐ）PCD刀具的製備變（biàn）得較（jiào）為容易。
近年（nián）來，隨著汽車零（líng）部件大量采用輕型材料(如 鋁合金等)製造，適合加工（gōng）這些材料的PCD刀具的 應用也大量（liàng）增加。如（rú）在變速箱（xiāng）殼（ké）體的加工中，某些 工序將原來使用的硬質合金鏜刀改為金剛石刀具， 使刀具壽命提高到數萬件，獲（huò）得了顯著的經濟效 益。用（yòng）PCD刀具加工鋁合金工件時，由（yóu）於金剛（gāng）石 硬度（dù）高，與金（jīn）屬材料親和力（lì）小，且刀具（jù）前刀麵大都拋 光成鏡麵（miàn），因此不易產生積屑瘤，可獲得良（liáng）好的加工 尺寸穩定性和表麵（miàn）質量，尺寸精度可達到5一7級， 表麵粗糙度可達到Ra0.02一0.32um。PCD鉸刀
采用PCD 刀具（jù）加工各種（zhǒng）尺寸規格的鋁合金零件（jiàn）時，表麵粗糙 度（dù）可達Ra≤0 .1un，刀具壽命可（kě）達幾千（qiān）到幾萬件，尤 其適合汽車零件的大規（guī）模（mó）生產（chǎn）。在中國（guó）汽車製造 業，PCD刀具主要用於切削加（jiā）工鋁合金材料的發動 機缸體、缸蓋，變速器的殼體（tǐ）、閥體、槽體、側（cè）蓋（gài）等零（líng） 部件。
隨（suí）著PCD刀具的應（yīng）用範圍越來（lái）越（yuè）廣泛，對（duì）PCD 刀具（jù）製備工藝的研究也日益重要。本文主要對製備（bèi） PCD刀具的一些關鍵工序(如焊接、線切割、刃磨等) 作一簡要介紹。
PCD刀具的分類
從刀具結構上，PCD刀具主要可分為焊接整體式PCD刀具（jù）和（hé）焊接PCD刀片兩大類。近年來，焊接式帶柄PCD刀具在（zài）汽車（chē）及（jí）零部件製造行業發展迅速，主要（yào）包（bāo）括PCD銑刀、PCD膛刀、PCD鉸刀，以及（jí）由兩種乃至三（sān）種刀具組合而成的（de）PCD複（fù）合刀具（jù）。
刀柄形式主要有圓柱柄、BT柄(BT40,BT50),SK柄(SK40,SK50),HSK柄(HSK 63 , HSK 100)等。HSK柄焊接式PCD刀（dāo）具已在我國汽車發動機 和（hé）變速（sù）箱製（zhì）造企業(如上海大（dà）眾動力（lì）總成有限公司、大眾變速器(上海)有限公司、奇瑞汽車（chē）公（gōng）司、江淮發 動機公司、大眾一汽發動機(大連)有（yǒu）限公司等)廣泛 使用。此類刀具(尤其是多齒刀具)的特點是切削刃 相（xiàng）對於刀柄的跳動（dòng）小(如（rú）刃長為30mm的HSK柄（bǐng） PCD銑刀的切削刃跳動僅為0.002mm)，尤其適合對 各種有色金屬零件的成型（xíng）麵、孔、階（jiē）梯孔等進行大批 量高速加工。例如，采用鋁基體刀盤的PCD高速銑刀(六刃，直（zhí）徑Φ100mm )，最高轉速可達20000r/min 以上，切削速度可達7000m/min，適合汽車零部件的成型麵加（jiā）工（gōng）。PCD鉸刀
製備PCD刀具的關鍵工（gōng）序
對於PCD刀具的製備，特別是各種（zhǒng）高精度(尺寸公差可達2um)、非標準複合PCD刀具的（de）製備，最關鍵的工序包括PCD刀具的焊接、切割和刃磨。焊接工（gōng）序不僅（jǐn）決定了PCD刀片（piàn）的焊接強度，而且還會影響PCD切削刃的（de）切（qiē）削性能。對於切削刃形狀複 雜而無法刃磨的PCD刀具，可在五軸五聯動數控慢走絲加工機床上經過（guò）粗切和（hé）精切獲得所要求的切削刃。對於需要精研加工的切削刃，可在高精度切割時留下微小（xiǎo）的餘量，再通過（guò）一次精研達到（dào）尺寸要求（qiú）。
(1)PCD刀具的焊接
對於PCD刀具的製備來說，PCD複合片與硬質合金或鋼（gāng）質基體的焊接非常重要。PCD的焊接方法主要有激光焊接、真空擴散焊接、真空釺焊、高頻感應（yīng）釺焊等。PCD複合片的釺焊工藝是製約PCD刀具推廣（guǎng）應用的關鍵技術之一（yī）。眾所周知，硬質合 金的釺焊大多采用高溫釺焊工藝(釺焊溫度約1000°C )，而PCD複合片則必須（xū）采用低溫釺（qiān）焊工藝，否則會對PCD複合片造成熱損傷，影響（xiǎng）其切削（xuē）性能。但是，低溫釺焊的接頭強度（dù）往（wǎng）往（wǎng）比較（jiào）低，在刀（dāo）具加（jiā）工過程中容易脫焊（hàn）。
目前，國內外生產PCD刀具的製造商大（dà）多選用高頻焊接工（gōng）藝。該工藝最重要的技術參（cān）數包括焊接溫度、焊接時間、保溫環境和保溫時間（jiān）。焊接（jiē）溫度會對PCD切削刃的內部組織結（jié）構產生直接影響，如果焊接溫度過高，會導致PCD切削刃碳（tàn）化，影響其切削性能（néng）;如果焊接溫度過低，則會造成焊接不（bú）牢，影響接頭強度。PCD鉸刀（dāo）
焊接時間是指保持焊接溫度的時間，如果保溫時間不夠，則焊劑難以充分而均勻地熔化，也會造成焊接不牢（láo）的現象。如（rú）果保（bǎo）溫時間過長，PCD切削刃（rèn）則會（huì）因長時間處於高（gāo）溫下而（ér）影響其切削性能。如果將焊接後的PCD刀具放在空氣中冷卻（què），則會因PCD與刀體（tǐ）之間熱應力過大而造成焊接不牢，嚴重時PCD刀具上甚至（zhì）會出現裂紋。因此，最好是將焊接後的刀具迅速放人溫度一定（dìng）的（de）真空（kōng）或惰性氣體介質（zhì）中保溫一定時（shí）間，使其緩慢冷卻。
(2)PCD刀具的切割
PCD刀具(尤其是各種高精（jīng）度、非標準的複合PCD刀具)需要在數控五軸聯動慢走絲線切割機床上進行切割加工。可（kě）對各（gè）種曲線切（qiē）削刃PCD刀具進行線切割（gē）加工。
電蝕刃磨法的原理（lǐ）是將（jiāng）PCD刀具與電鋁（lǚ）絲形成正負（fù）電極，通過正負電極間的放電，達到蝕除PCD的效果。
(3)PCD刀具的刃磨
PCD刀具的刃磨分為外圓磨削和倒角（jiǎo）磨削，所用（yòng）的機床分別為外圓磨（mó）床和多軸手動工具磨床。刃磨PCD刀具時（shí），與樹脂結合劑或金屬結合劑金（jīn）剛石砂輪相比，采用陶瓷結合劑金剛石砂輪具有磨削效率高、耐用度（dù）高、加工成（chéng）本低等（děng）優點（diǎn）。金剛石砂輪的粒度、濃度、結合劑等對PCD刀（dāo）具（jù）的刃（rèn）磨質量及效率影響很大，如使（shǐ）用粒（lì）度小的砂輪能獲（huò）得較低（dī）的磨削表麵粗糙度。
砂輪轉速對表麵粗糙度的影響規律為:在（zài）轉速較高和較低時，表麵粗糙度值都較（jiào）大（dà），而轉（zhuǎn）速處於中間水平（píng）的某一（yī）最（zuì）佳值（zhí）時，表（biǎo）麵質量較好。磨削壓力對表麵粗糙度（dù）的影響規律正好相反:當磨削（xuē）壓（yā）力處於中（zhōng）間水平時，表麵粗糙度值最（zuì）大，而磨削壓力較高(如5.5Pa)和較（jiào）低(如2.5Pa)時，對應的表麵粗糙度幾乎（hū）無差別，這是與傳統磨削規律的不同之處（chù）。PCD鉸刀
一般（bān）來說，在可以滿足加工質量要求的前（qián）提下，應盡量選（xuǎn）擇粒度較大的砂輪(粗磨砂（shā）輪粒度可選22um,半精磨砂（shā）輪粒度可選15um，精磨砂輪粒度可選9um)。目前，加工效果較好（hǎo）的金剛石砂輪為TY-ROUT，因為其金剛石磨粒為（wéi）有序排列，磨除率(每分鍾磨除的PCD體積)為磨粒無序排列（liè）砂輪的（de）20 -30倍，但（dàn）其刃磨成本也相對較高。PCD刀具的研磨對（duì）磨削壓力、冷卻液等也（yě）有嚴格要求。PCD刀具刃磨的最佳轉（zhuǎn）速（sù）應為（wéi）2500r/min砂輪直徑150mm )。冷卻液濃度（dù）為4%，磨（mó）削壓力為150N，刃磨出的（de）PCD刀具表麵粗糙度（dù）可達到Ra0.012um。
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