聚晶金剛石(PCD)刀具是將PCD複合片焊（hàn）接到硬質合金（jīn）或鋼質刀體上（shàng）製成的。PCD複合片將單晶金剛石的高硬度、高強度（dù）、高耐磨性（xìng）和低摩擦係數與碳化鎢硬質合金基體的高抗（kàng）彎強度結合到一起，碳化鎢（wū）硬質合金層可為金（jīn）剛石層提供（gòng）機械支持，增大其抗彎（wān）強度，同時（shí），硬質（zhì）合（hé）金層易於焊接，使PCD刀具的製備（bèi）變得較為容易。
近年來，隨著汽車零部件大量采用（yòng）輕型材（cái）料（liào）(如 鋁（lǚ）合金等)製造，適合加工這些材料的PCD刀具的 應用也大量增加。如在變速箱殼體的加工（gōng）中，某些 工序將原來使用的硬（yìng）質合金鏜刀改為金剛石刀具， 使刀具壽命提高到數萬件，獲得了顯著的經濟效 益。用PCD刀具加工（gōng）鋁合金工（gōng）件時，由於金剛石（shí） 硬度高，與金屬材（cái）料親（qīn）和力（lì）小，且刀具前刀麵（miàn）大都拋 光（guāng）成鏡麵，因（yīn）此不（bú）易產生積屑瘤，可獲得良（liáng）好（hǎo）的加工 尺寸穩定性和表麵質量，尺寸精度可達到5一7級， 表麵粗糙（cāo）度可達到Ra0.02一0.32um。PCD鉸刀
采用PCD 刀具加工各種尺寸規格的鋁合金零件時，表麵粗糙（cāo） 度可達Ra≤0 .1un，刀具壽命可達幾千到幾萬（wàn）件，尤（yóu） 其適合汽車零件（jiàn）的大規模生產。在中國汽車（chē）製造 業，PCD刀具主（zhǔ）要用於切（qiē）削加工鋁合金材料的發（fā）動（dòng） 機缸體（tǐ）、缸蓋，變速器的（de）殼（ké）體、閥體、槽體、側蓋等零 部件（jiàn）。
隨著PCD刀具的應用範圍越來越廣泛，對PCD 刀具製備工藝的研究也日益重要（yào）。本文主要（yào）對製備 PCD刀具的一些（xiē）關鍵工序(如焊接、線切割、刃磨等) 作（zuò）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（wéi）焊（hàn）接整體式PCD刀具和焊接PCD刀片兩大類。近年來，焊接式帶柄（bǐng）PCD刀具在汽車及零部（bù）件製造行業發展迅速（sù），主要包括PCD銑（xǐ）刀、PCD膛刀、PCD鉸刀，以及由兩種乃至三種刀具組合而成（chéng）的PCD複合刀具。
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刀具已在我國汽車發動機（jī） 和變（biàn）速箱製（zhì）造企業(如上海大眾動力總成（chéng）有限公司、大眾變速器(上海)有限（xiàn）公司、奇瑞汽車公司、江淮發 動機公司、大眾一汽發動機(大連)有限公司等)廣泛 使用（yòng）。此類刀具(尤其是多齒刀具)的特點是切削刃 相對於刀柄的跳動小(如刃（rèn）長為30mm的HSK柄 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麵、孔、階梯孔等進行大批 量高速加工（gōng）。例如，采用鋁基體刀盤的PCD高速銑刀(六刃，直徑Φ100mm )，最高轉速可（kě）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工。PCD鉸刀
製備PCD刀具（jù）的關鍵工序
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（jù）的（de）製備，最關鍵的工序包括（kuò）PCD刀具的焊接、切割和（hé）刃磨（mó）。焊接工序不僅決（jué）定了（le）PCD刀片的焊接強度，而（ér）且還會影響PCD切削（xuē）刃的切削性能。對於切削刃形狀（zhuàng）複 雜而無法（fǎ）刃磨的PCD刀具（jù），可在五軸五聯動數控慢走絲（sī）加工機床上經（jīng）過粗切和精切獲得所要求的切削刃。對於需要精研加（jiā）工的切削刃，可在高（gāo）精度切割時留（liú）下微小的餘量，再（zài）通過一次（cì）精研達到尺寸要求。
(1)PCD刀具的焊接
對於PCD刀（dāo）具的製備來說，PCD複合片與（yǔ）硬質合金或鋼質基體的焊接（jiē）非常重要。PCD的焊接方法主（zhǔ）要有激光焊接、真空擴散焊接、真空釺（qiān）焊、高頻（pín）感應釺焊等。PCD複合片的（de）釺焊工藝是製約PCD刀具推廣應用的關鍵技術之一。眾（zhòng）所周知，硬質合 金的釺焊大多采用高溫（wēn）釺焊（hàn）工藝(釺焊（hàn）溫度（dù）約1000°C )，而（ér）PCD複合片則（zé）必須采用低溫釺（qiān）焊工藝，否則（zé）會對PCD複合片（piàn）造成熱損傷（shāng），影響其切削性能。但是（shì），低溫釺焊的接頭強度往往（wǎng）比較低，在刀具加工過程中容易（yì）脫焊。
目前，國內外生產PCD刀具的製造商大多選用高頻焊接工藝。該工藝最重要的技術參數包（bāo）括焊接溫（wēn）度（dù）、焊接時間、保溫環境和保溫時間。焊接溫度會對PCD切削刃的內部組織結構產生直接影響，如果焊接溫度過高，會導致PCD切削刃碳化，影響其切削性能;如（rú）果焊接溫度過低，則會（huì）造成焊接不牢，影響接頭強度（dù）。PCD鉸刀
焊接時間（jiān）是指保持焊接溫度的時間，如果保溫時間不夠，則焊劑難以（yǐ）充分而均勻地熔化，也會造成焊接不牢的現象。如果保溫時間過長，PCD切削刃則會因長（zhǎng）時間處於高（gāo）溫下而影響其切削性能。如果將焊接後的PCD刀具放在空氣中冷卻，則會因PCD與（yǔ）刀體之間（jiān）熱應力過大而（ér）造成焊接不牢，嚴重時PCD刀具上甚至會出現裂紋。因此，最好是將焊接後的刀具迅速放人溫度一定的真空（kōng）或惰性氣體介質中保溫一定時間，使其緩慢冷卻。
(2)PCD刀具的切割
PCD刀具(尤其是各種高精度、非標準的複合PCD刀具（jù）)需（xū）要在數控五軸聯動慢走絲線切割機床上進行切割加工。可對各種曲線切削刃PCD刀具進行線切割加工（gōng）。
電蝕刃磨法的（de）原理是（shì）將PCD刀具與電鋁絲形成正負電極，通（tōng）過正負電極間的放電，達到蝕除（chú）PCD的效果。
(3)PCD刀具（jù）的刃磨
PCD刀具的（de）刃磨分為外圓磨削和倒（dǎo）角磨削，所用的機床分別為外（wài）圓（yuán）磨床和多軸（zhóu）手動工具磨床。刃磨PCD刀具時，與樹脂（zhī）結合（hé）劑或金屬結合（hé）劑金剛石砂輪相比，采用陶瓷結合（hé）劑金剛石砂輪具有磨削（xuē）效率高、耐用度高、加工成本低等優點。金剛石砂輪（lún）的粒度、濃度、結合劑（jì）等對PCD刀具（jù）的刃磨質量（liàng）及效率影響很大，如使用粒度小的砂輪能獲得較低的磨削表麵粗糙度。
砂輪轉速對（duì）表麵粗糙度的（de）影響規律為:在轉速較（jiào）高和較低時，表麵粗糙度值都（dōu）較大，而轉速處於（yú）中間水平的某一最佳值時，表麵質量較好。磨削（xuē）壓力對表麵粗糙度的影響規律正好相反:當磨削壓（yā）力處於中間水平時，表麵粗糙度值最大，而磨削壓力較高(如5.5Pa)和較低(如2.5Pa)時，對應的表麵粗糙度幾乎無（wú）差別，這是與傳統磨削規律（lǜ）的不同之處。PCD鉸刀
一般來（lái）說，在可以滿足加（jiā）工質量要（yào）求的前提下，應盡量選擇粒度較大的砂輪(粗磨砂輪粒（lì）度可選22um,半精磨砂輪（lún）粒度（dù）可選15um，精磨（mó）砂輪粒度可選9um)。目前（qián），加工效果較好的（de）金剛石砂輪為TY-ROUT，因為其金剛石磨粒為有序排列，磨除率(每分鍾磨除的PCD體積（jī）)為磨（mó）粒無序排列砂輪的20 -30倍（bèi），但其刃磨成本也相對（duì）較高。PCD刀具的研磨對磨（mó）削壓力、冷卻液等也有嚴格要求。PCD刀具刃磨的（de）最佳轉速應（yīng）為2500r/min砂輪直（zhí）徑150mm )。冷卻液濃度為4%，磨削壓力為150N，刃磨出（chū）的PCD刀（dāo）具表麵（miàn）粗（cū）糙度可達到Ra0.012um。
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