PCD切削刀具作为一种先进的切削刀具，PCD超硬材料与刀具基体紧密结合，采用精湛的工艺制成。PCD材料以其无与伦比的硬度和耐磨性而闻名，是加工多种材料的理想选择。与传统切削刀具相比，PCD刀具在切削过程中表现出优异的性能，包括更高的切削速度、更低的切削力、更好的表面质量和更长的刀具寿命。
PCD刀具的特点
超高的硬度和耐磨性是PCD刀具的显著特点。PCD材料的硬度仅次于天然金刚石，远高于其他传统刀具材料。这种超高的硬度赋予了PCD刀具极强的耐磨性，使其在加工硬质材料时能够保持锋利的刃口，并显著延长刀具寿命。同时，PCD刀具在高温、高压等恶劣工况下仍能保持稳定性，有效降低刀具磨损。
优异的抗压强度使PCD刀具在高负荷条件下仍能保持稳定性。在切削过程中，刀具会受到巨大的切削力，特别是在加工硬质材料时，刀具会承受更大的压力。
优良的导热性是PCD刀具在高速切削中的一大优势，PCD材料具有良好的导热性，有助于快速散热，降低刀具温度，从而减少热变形，提高加工精度。
PCD刀具的主要指标
- PCD的硬度可达8000HV，是硬质合金的8~12倍。
- PCD的热导率为700W/mK，是硬质合金的1.5至9倍，甚至高于PCBN和铜，因此PCD刀具传递热量很快。
- PCD的摩擦系数一般只有0.1～0.3(硬质合金的摩擦系数为0.4～1)，因此PCD刀具可以显著降低切削力。
- PCD的热膨胀系数仅为0.9×10^-6~1.18×10^-6，仅相当于硬质合金的1/5，因此PCD刀具热变形小，加工精度高。
- PCD刀具与有色金属、非金属材料的亲和力很小，加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。
PCD刀具制造技术
米制造业 磷流程
- PCD复合刀片的制造：PCD复合刀片是由天然或合成的金刚石粉末与结合剂(含钴、镍等金属)按一定比例在高温(1000～2000℃)、高压(5万～10万个大气压)下烧结而成。烧结过程中，由于结合剂的加入，金刚石晶体间形成了以TiC、SiC、Fe、Co、Ni等为主要成分的结合桥，金刚石晶体以共价键的形式镶嵌在结合桥的骨架中。复合片通常制成具有固定直径和厚度的圆盘状，烧结后的复合片需经过磨削、抛光等相应的物理、化学处理。
- PCD刀片的加工：PCD刀片的加工主要包括复合片的切割、刀片的焊接、刀片的刃磨等工序。
切割 磷流程
由于PCD刀具具有较高的硬度和耐磨性，必须采用特殊的加工工艺，目前主要采用线切割、激光加工、超声波加工、高压水射流等几种工艺方法来加工PCD复合材料刀片。
- 线切割是利用电能在微小间隙中放电，逐层去除材料，适用于精密加工。
- 激光加工利用高能激光束对材料进行精确的切割、雕刻，具有高效率、高精度的特点。
- 超声波加工是利用超声波振动结合磨料对材料进行微切削加工，适合于复杂形状的加工。
- 高压水射流是利用高压水流中添加磨料来切割材料，适合冷加工，避免材料的热影响。
以上几种加工方法中，电火花加工效果最好。PCD中键合桥的存在，使用电火花加工复合片成为可能。在有工作液的情况下，利用脉冲电压，在靠近电极金属的工作液中形成放电通道，局部产生放电火花，瞬间的高温可使聚晶金刚石熔化、脱落，从而形成所需的三角形、矩形或方形刀头毛坯。电火花加工PCD复合刀片的效率和表面质量受切削速度、PCD粒度、层厚度、电极质量等因素的影响。切削速度的合理选择非常关键。实验表明，提高切削速度会降低加工表面质量，切削速度过低会出现“过冲”现象，切削效率降低。增加PCD刀片厚度也会降低切削速度。
焊接 磷流程
PCD复合材料刀片除采用机械夹持、粘接等方法外，多采用钎焊方式压合在硬质合金基体上。焊接方法主要有激光焊、真空扩散焊、真空钎焊、高频感应钎焊等。目前，PCD刀片焊接多采用投资少、成本低的高频感应加热钎焊。在刀片焊接过程中，焊接温度、焊剂、焊接合金的选择将直接影响焊后刀具的性能。在焊接过程中，焊接温度的控制非常重要。
焊接温度过低，焊接强度不够；焊接温度过高，PCD易石墨化，可能产生“过烧”，影响PCD复合刀片与硬质合金基体的结合。实际加工过程中，可根据保温时间和PCD发红程度控制焊接温度（一般应低于700℃）。高频焊接国外多采用自动焊接技术，焊接效率高，质量好，可实现连续生产；国内多采用手工焊接，生产效率低，质量不理想。
锐化 磷流程
PCD的高硬度使得其材料去除率极低（甚至仅为硬质合金去除率的万分之一）。目前PCD刀具刃磨工艺主要采用陶瓷结合剂金刚石砂轮进行磨削。由于砂轮磨料与PCD之间的磨削是两种硬度相近的材料之间的相互作用，因此磨削规律比较复杂。对于高粒度、低转速的砂轮，采用水溶性冷却液可提高PCD的磨削效率和磨削精度。
砂轮结合剂的选择应取决于磨床类型和加工条件。由于电火花磨削（EDG）技术几乎不受被磨工件硬度的影响，因此采用EDG技术磨削PCD具有很大的优势。某些形状复杂的PCD刀具（如木工刀具）的磨削也对这种灵活的磨削工艺有着巨大的需求。随着电火花磨削技术的不断发展，EDG技术将成为PCD磨削的一个主要发展方向。
PCD刀具的分类
金属切削用 PCD 刀具
金属切削用的PCD刀具主要分为焊接式PCD刀具和可转位式PCD刀片。近年来，焊接柄PCD刀具在汽车及零部件行业发展迅速，主要有PCD铣刀、PCD镗刀、PCD铰刀或以上两种甚至三种以上刀具的组合，PCD刀具主要有圆柱柄、BT柄（BT40和BT50）、SK柄（SK40和SKS0）、HSK柄（HSK63和HSK100）等形式。
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PCD刀具在木材加工行业也有着广泛的应用，PCD木工刀具主要可分为两大类：PCD锯片和PCD成型木工铣刀。
PCD 刀具设计原则
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PCD粒度的选择与刀具加工条件有关，例如，设计用于精加工或超精加工的刀具时，应选用强度高、韧性好、抗冲击性能好、晶粒细小的PCD。一般粗加工可选用粗晶粒PCD刀具。PCD材料的粒度对刀具的磨损和破损性能有显著影响，研究表明，PCD粒度号越大，刀具的耐磨性越强。
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PCD复合材料刀片的层厚一般在0.3~1.0mm左右，加上硬质合金层后总厚度约为2~8mm。较薄的PCD层厚度有利于刀片的电火花加工。PCD复合材料刀片焊接在刀体材料上时，硬质合金层厚度不能太小，避免两种材料结合面应力差而引起分层。
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PCD刀具的几何参数取决于工件条件、刀具材料、结构等具体的加工条件。由于PCD刀具常用于工件的精加工，切削厚度较小（有时甚至等于刀具的切削刃半径），属微切削，因此其后角和后刀面对加工质量有重要影响，较小的后角、较高的后刀面质量对提高PCD刀具的加工质量可起到重要作用。
- PCD复合材料刀片与刀柄的连接方式有多种，包括机械夹紧、整体焊接、机夹焊接和转位式等。
- 机械夹紧是将PCD复合材料刀片通过夹具固定在刀柄上的方法，便于快速更换和调整。
- 整体焊接是将PCD复合材料刀片与刀杆直接焊接在一起，形成整体结构，以保证连接的稳定性和刚度。
- 机夹焊接结合了机械夹紧和焊接的优点，可以提供较强的固定力和一定的灵活性。
- 采用可转位方式，切削刃磨损后，通过旋转或更换刀片即可继续使用，延长刀具的使用寿命。
PCD刀具切削参数
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PCD刀具可以在极高的主轴转速下进行切削加工，但切削速度的变化对加工质量的影响不容忽视。虽然高速切削可以提高加工效率，但在高速切削条件下，切削温度和切削力的升高会造成刀尖损伤，并引起机床振动。在加工不同的工件材料时，PCD刀具的合理切削速度也不同。例如，铣削Al2O3复合地板的合理切削速度为110~120m/min;车削SiC颗粒增强铝基复合材料和氧化硅基工程陶瓷的合理切削速度为30~40m/min。
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PCD刀具的进给量若过大，会造成工件上残留几何面积增大，导致表面粗糙度增大；进给量过小，会造成切削温度升高，刀具寿命降低。
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增加PCD刀具的切削深度，会增加切削力和切削热，从而加剧刀具磨损，影响刀具寿命。另外，切削深度的增加还容易造成PCD刀具刃口崩刃。
不同粒度等级的PCD刀具在不同的加工条件下加工不同的工件材料时，会表现出不同的切削性能，因此PCD刀具的实际切削参数应根据具体的加工条件来确定。
