聚晶金剛石(PCD)刀（dāo）具是將PCD複合片焊（hàn）接到硬質合金或鋼質（zhì）刀體上製成的。PCD複合片將單晶金剛石的高硬度、高強度、高耐磨性和低摩擦係數與碳化鎢硬質合金基體（tǐ）的高抗（kàng）彎強度結合到（dào）一起，碳化鎢硬質合金層（céng）可為金剛石（shí）層提供機械支持，增大其抗彎強度，同時，硬質合金層易於焊接，使PCD刀具的製備變得較為容易。PCD成型刀
近年來，隨著汽車零部件大量采用輕型材料(如 鋁合金等)製造，適（shì）合加工（gōng）這些材（cái）料的PCD刀具的 應用也大量增（zēng）加。如在變速箱殼體的加工中，某些（xiē） 工（gōng）序（xù）將原來使用的硬質合金鏜刀改為金剛石刀具， 使刀（dāo）具壽命（mìng）提高到數萬件，獲得了顯著的經濟效 益（yì）。用（yòng）PCD刀具加工（gōng）鋁合金工件時，由於（yú）金剛石 硬度高，與金屬材料親和力小，且刀具前刀麵大都拋 光成鏡麵，因此不易產生（shēng）積屑瘤，可獲得良好的加工 尺寸穩定性和（hé）表麵質量，尺寸（cùn）精度可達到5一7級， 表麵粗糙度可達到Ra0.02一0.32um。
采用PCD 刀具加工各種尺寸規格的鋁合金零件時，表麵粗糙 度可達Ra≤0 .1un，刀具壽命可達幾千到幾萬件，尤 其適合汽（qì）車零件的（de）大（dà）規模生產。在中國汽（qì）車製造 業（yè），PCD刀具主要用於切削加（jiā）工鋁合金（jīn）材料的發（fā）動（dòng） 機缸體、缸蓋，變速器的殼體、閥體、槽體、側蓋等零 部件。PCD成型刀
隨著（zhe）PCD刀具的應用範圍越來越廣泛，對PCD 刀具製備工藝的（de）研（yán）究也日益重（chóng）要。本文主要（yào）對製備 PCD刀具（jù）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（tǐ）式PCD刀具和焊（hàn）接PCD刀片兩（liǎng）大類。近年來，焊接式帶（dài）柄PCD刀具（jù）在汽車（chē）及零部件製造行業發展迅速，主要包括（kuò）PCD銑刀、PCD膛刀、PCD鉸刀，以及由兩種乃至（zhì）三種（zhǒng）刀具組合而（ér）成的PCD複（fù）合刀具。
刀柄（bǐng）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（yǐ）在我（wǒ）國汽車發動機 和變（biàn）速箱製造企業(如上（shàng）海大眾動力總成有限公司、大眾變速（sù）器（qì）(上海)有限公司、奇瑞汽車公司、江淮發 動機（jī）公司、大眾一汽發動機（jī）(大連)有限公司等)廣泛（fàn） 使用。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（rú）刃長（zhǎng）為30mm的HSK柄 PCD銑刀（dāo）的切削刃跳動僅為0.002mm)，尤其（qí）適合對 各種有（yǒu）色金屬零件的成型麵、孔、階梯孔等進（jìn）行大批 量高速加工。例如，采用鋁基體（tǐ）刀盤的PCD高速銑刀(六刃，直徑Φ100mm )，最高轉速（sù）可達20000r/min 以上（shàng），切削速度可達7000m/min，適合汽車零（líng）部件的成型麵加工。
製備（bèi）PCD刀具的關（guān）鍵工（gōng）序
對於PCD刀具的製備（bèi），特別是各種高精度(尺寸公差可達2um)、非標準複合PCD刀具的製備，最關鍵的工（gōng）序包括（kuò）PCD刀具（jù）的焊接、切割和刃磨。焊接工序不僅決定了PCD刀片的（de）焊接強度，而且還會影響PCD切削刃的切削性能。對於切削（xuē）刃形狀複 雜而無法（fǎ）刃磨的PCD刀（dāo）具，可在五軸五聯動數控慢走絲加工機床上經過粗（cū）切和精切獲得（dé）所要求的切削刃。對於需要（yào）精研加（jiā）工的切（qiē）削刃，可在高精（jīng）度切割時留下微小的餘量，再通過一次精研達到尺寸要求。PCD成型刀
(1)PCD刀具的焊接（jiē）
對（duì）於PCD刀（dāo）具的製備（bèi）來說（shuō），PCD複合片與硬質合金或鋼質（zhì）基（jī）體的（de）焊接非常重要。PCD的焊接方（fāng）法主要有激光焊（hàn）接、真空擴（kuò）散焊接、真（zhēn）空（kōng）釺焊、高頻感（gǎn）應釺焊等。PCD複合片的釺焊工藝是製約（yuē）PCD刀具推廣應用的關鍵技術之（zhī）一。眾（zhòng）所周知，硬質（zhì）合 金的釺焊大多采用（yòng）高溫釺（qiān）焊（hàn）工藝(釺焊溫度約1000°C )，而PCD複合片則必須采用低溫釺焊工藝，否則會對（duì）PCD複合片造成熱損傷，影響其切削性能。但（dàn）是，低溫釺焊的接頭強度往（wǎng）往比較低，在刀具加（jiā）工過程中容易脫焊（hàn）。
目前，國內外生產PCD刀具的製造（zào）商（shāng）大多選用高頻焊接工藝。該工藝最重要的技術參數包括焊接溫度、焊接時間、保溫環境和保溫時間。焊接溫（wēn）度會對PCD切削刃的內部（bù）組織（zhī）結構產生直接影響，如果焊接溫度過高，會導致PCD切（qiē）削刃碳化，影響其切（qiē）削性能;如果（guǒ）焊接溫度過低，則（zé）會造成（chéng）焊接不（bú）牢，影（yǐng）響接頭強度。PCD成型刀
焊（hàn）接時間是指保持焊接溫度的時間，如果保（bǎo）溫時間（jiān）不（bú）夠，則焊劑難（nán）以充分（fèn）而均勻地（dì）熔化（huà），也（yě）會造成（chéng）焊接不牢的現象。如果保溫時間過長，PCD切削（xuē）刃則會因長時間處（chù）於高溫下而影響其（qí）切削性能。如（rú）果將（jiāng）焊接後（hòu）的（de）PCD刀具放在（zài）空氣中冷卻，則會因PCD與刀體之間熱（rè）應力過大而造成焊（hàn）接不牢，嚴重時PCD刀具上甚至會出（chū）現裂紋。因此，最好是將焊接後（hòu）的刀具迅速放人溫度一定的真空或惰性氣體介質中（zhōng）保溫一定時間，使其緩（huǎn）慢冷卻。
(2)PCD刀具的切割
PCD刀具(尤其（qí）是各種高精度（dù）、非（fēi）標準的複合PCD刀具)需要在數控五軸聯（lián）動慢走絲線切（qiē）割機床上進行切割加工。可（kě）對各（gè）種曲線切削刃PCD刀具進行線切割加工。
電蝕刃磨（mó）法的原理是將PCD刀具與電（diàn）鋁絲形成正負電極，通過正負電極間的放電（diàn），達到蝕除PCD的效果。PCD成型刀
(3)PCD刀（dāo）具的刃磨
PCD刀具的刃磨分為外圓磨削（xuē）和倒（dǎo）角磨削，所用的機（jī）床（chuáng）分別為外圓磨床和多軸手動工具磨（mó）床（chuáng）。刃磨（mó）PCD刀具時，與樹脂結合劑或（huò）金屬結合劑金（jīn）剛石砂輪（lún）相比，采用陶瓷結合劑金剛石（shí）砂輪具有磨削效率高、耐用度高、加工成本低等優點。金剛石砂輪（lún）的粒度、濃度、結合劑等對PCD刀具的刃磨質量及（jí）效率影響很大，如使用粒度小（xiǎo）的砂輪能獲得較低的磨削表麵粗糙度。
砂輪轉速對表麵粗（cū）糙度的影響規（guī）律為:在（zài）轉速較高和較低時，表麵粗糙度值都較（jiào）大（dà），而轉速處於中間水平的某一（yī）最佳值時，表麵質量較好。磨削壓力對表（biǎo）麵粗糙度的影響規律正好相反:當磨削（xuē）壓力處於中（zhōng）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（rú）2.5Pa)時，對應的表麵粗糙度幾乎無差（chà）別，這是與傳統磨削規律的不同之處。
一般來說，在可以滿足加（jiā）工質量要求的前提下，應盡量選擇粒度較大的砂輪（lún）(粗磨（mó）砂輪粒度可選22um,半精磨砂輪粒度（dù）可選15um，精磨砂（shā）輪粒度可選9um)。目前，加工（gōng）效果較好（hǎo）的金剛石砂輪為TY-ROUT，因（yīn）為（wéi）其金剛石磨粒為有序排列（liè），磨除率(每分鍾磨（mó）除的PCD體積（jī）)為磨粒無序排列砂輪的20 -30倍，但其刃磨成本也相對較高。PCD刀具的研磨對磨削壓力、冷卻液等也有嚴格要求。PCD刀具刃磨的最佳（jiā）轉速應為2500r/min砂輪直徑150mm )。冷卻液濃度（dù）為（wéi）4%，磨削壓力為150N，刃磨出的PCD刀具表麵粗糙度可達到Ra0.012um。PCD成型刀
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