聚晶金刚石刀具
金属切削原理与刀具 课题32 金刚石刀具
金刚石刀具
金刚石刀具
课题三十二 金刚石刀具
金刚石 刀具
单晶金刚石刀具 多晶金刚石刀具
天然单晶金刚石刀具 人造单晶金刚石刀具
PCD刀具 CVD金刚石刀具
CVD金刚石 薄膜涂层刀具
金刚石 厚度膜焊接刀具
金刚石刀具
课题三十二 金刚石刀具
金刚石刀具的性能特点
极高的硬度和耐磨性 金刚石的显微硬度达HV10000，是自然界最硬的物质。具有极高的耐 磨性，天然金刚石的耐磨性为硬质合金的80-120倍，人造金刚石的耐磨性 为硬质合金的60-80倍。
金刚石刀具
金刚石刀具的性能特点
课题三十二 金刚石刀具
刀刃非常锋利 金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，天然单晶金刚石刀具刀刃钝园 半径可达纳米，能进行超薄切削和超精密加工。
具有很高的导热性能 金刚石的导热系数为硬质合金的1.5-9倍，为铜的2-6倍。由于导热系 数高，切削热容易散出，切削温度低。
金刚石刀具
如 铝合金活塞的裙部、销孔、汽缸体、变速箱等。
由于这些零件材料含硅量较高(12%以上)，且为大批量生产，对刀具的寿命 要求较高，硬质合金刀具难以胜任，而PCD刀具的寿命远高于硬质合金刀具， 是硬质合金刀具寿命的几十甚至几百倍。
金刚石刀具
课题三十二 金刚石刀具
金刚石刀具的应用
在加工硅含量较高的铝合金时，除PCD刀具外，其它所有的刀具都在很短的 时间内产生严重的磨损而不能继续切削 。
PCD刀具还非常适合对难加工非金属材料(如：木材、人造板材、强化复合地板、 碳纤维增强塑料、石墨、陶瓷、石材等)进行加工 。
采用单晶金刚石刀具，在超精密车床上可实现镜面加工，目前，金刚石刀具可 以实现切削厚度为纳米级的连续稳定切削。
金刚石材料刀具简介
金刚石材料刀具简介可以制成切削刀具的金刚石材料有天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、化学气相沉积法(CVD)金刚石厚膜、人造聚晶金刚石复合片等。
1、天然单晶金刚石天然单晶金刚石是一种各向异性的单晶体。
硬度达HV9000-10000，是自然界中最硬的物质。
这种材料耐磨性极好，制成刀具在切削中可长时间保持尺寸的稳定，故而有很长的刀具寿命。
天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。
可用于制作眼科和神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜的曲面；可用于切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰的花纹；最重要的用途在于高速超精加工有色金属及其合金。
如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。
用天然金刚石制作的超精加工刀具其刀尖圆弧部分在400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。
表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。
天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为(0.2-0.5)Gpa。
热稳定性差，温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。
温度再高就会碳化。
另外，它与铁的亲和力很强，一般不适于加工钢铁。
2、人造单晶金刚石人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到的目前有戴比尔斯(DE-BEERS)生产的工业级单晶金刚石材料。
这种材料硬度略逊于天然金刚石。
其它性能都与天然金刚石不相上下。
由于经过人工制造，其解理方向和尺寸变得可控和统一。
随着高温高压技术的发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。
由于这种材料有相对较好的一致性和较低的价格，所以受到广泛的注意。
作为替代天然金刚石的新材料，人造单晶金刚石的应用将会有大的发展。
3、人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成的多晶体材料。
一般情况下制成以硬质合金为基体的整体圆形片，称为聚晶金刚石复合片。
根据金刚石基体的厚度不同，复合片有1.6mm、3.2mm、4.8mm等不同规格。
而聚晶金刚石的厚度一般在0.5mm左右。
PCD刀具介绍
PCD铣刀：聚晶金刚石(PCD)刀具是通过把PCD复合片焊接到硬质合金或者钢的刀体上制成的刀具。
由于PCD复合片将单晶金刚石的高硬度、耐磨性、低摩擦系数和强度与碳化钨硬质合金的高抗弯强度进行了结合，复合片的碳化钨硬质合金层为金刚石层提供了机械支持，增加了它的抗弯强度，同时硬质合金层易于焊接，使制作成品刀具变得容易。
与其它刀具材料相比，聚晶金刚石具有如下特点：① 极高的硬度和耐磨性；② 高导热性和低热膨胀系数，切削时散热快，切削温度低，热变形小；③ 摩擦系数小，可降低加工表面粗糙度。
采用PCD刀具加工铝合金时，由于金刚石硬度高，表面与金属亲和力小，且刀具前刀面都抛光成镜面，不易产生积屑瘤，加工尺寸稳定性以及表面质量都很好。
采用PCD刀具加工各种规格铝合金零件，刀具寿命可达几千到几万件，尤其适合汽车、摩托车零件的大规模生产。
PCD刀具还广泛用于其它有色金属和非金属材料的高速加工，被广泛应用于汽车、航空航天、电子和木材加工等领域。
PCD刀片：PCD刀片是指具有整体PCD切削刃的硬质合金基体刀片。
PCD复合片切削刃被直接焊在硬质合金基体上，因此消除了金刚石和硬质合金之间的缝隙，可避免切屑堵塞。
为在精加工非铁金属尤其是铝材料时有效控制切屑，国外开发出一种带有断屑器的PCD刀片。
PCD刀片的特点在于金刚石具有硬度高、抗压强度高、导热性以及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。
PCD刀片主要应用于以下两个方面：①难加工，有色金属材料的加工：用普通刀具加工难加工有色金属材料时，往往产生刀具易磨损、加工效率低等缺陷，而PCD刀片则可表现出良好的加工性能，用PCD刀片可有效的加工过共晶硅铝合金。
②难加工非金属材料的加工，PCD刀片非常适合对石材、硬质碳、碳纤维增强塑料、人造板材等难加工非金属材料的加工。
PCD刀片材料的主要性能指标：①PCD的硬度大于8000HV，为硬质合金的80-120倍；②PCD的导热系数为700W/mK，为硬质合金的1.5-9倍，甚至高于PCBN和铜，因此PCD刀片热量传递迅速；③PCD的摩擦系数一般仅为0.1-0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4-1），因此PCD刀片可显著减小切削力；④PCD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刀片热变形小，加工精度高；⑤PCD刀片与有色金属和非金属材料的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。
什么是PCD
人民币什么是PCD刀片？2009-11-26 11:06:24| 分类：资料|举报|字号订阅PCD定义,PCD英文Polycrystalline diamond简称,文直译过来聚晶金刚石意思.它与单晶金刚石相对应.。
聚晶金刚石（PCD）刀具发展1．概述1.1 PCD刀具发展金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。
刀具发展历程，从十九世纪末到二十世纪期，刀具材料以高速钢为主要代表；1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用；二十世纪五十年代，瑞典美国分别合成出人造金刚石，切削刀具从此步入以超硬材料为代表时期。
二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵问题，使金刚石刀具应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。
1.2 PCD刀具性能特点金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可高速切削获得很高加工精度加工效率。
金刚石刀具上述特性由金刚石晶体状态决定。
金刚石晶体，碳原子四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构结合力方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。
由于聚晶金刚石（PCD）结构取向不一细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。
但由于PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开。
PCD刀具材料主要性能指标：①PCD硬度可达8000HV，为硬质合金80～120倍；②PCD导热系数为700W/mK，为硬质合金1.5～9倍，甚至高于PCBN 铜，因此PCD刀具热量传递迅速；③PCD摩擦系数一般仅为0.1～0.3（硬质合金摩擦系数为0.4～1），因此PCD刀具可显著减小切削力；④PCD热膨胀系数仅为0.9×10 -6～1.18×10 -6，仅相当于硬质合金1/5，因此PCD刀具热变形小，加工精度高；⑤PCD刀具与有色金属非金属材料间亲力很小，加工过程切屑不易粘结刀尖上形成积屑瘤。
pdc钻头的原理与应用
PDC钻头的原理与应用1. 简介PDC钻头是一种新型的刀具，它采用多个聚晶金刚石（Polycrystalline Diamond Compact，PDC）片嵌入钢体基体制成，广泛用于石油勘探和开发领域。
本文将介绍PDC钻头的原理和应用。
2. PDC钻头的原理PDC钻头的原理是将多个聚晶金刚石片嵌入钢体基体制成，利用聚晶金刚石的高硬度和耐磨性，以及钢体基体的韧性和强度，实现高效的钻井作业。
PDC钻头的原理主要包括以下几个方面：2.1 聚晶金刚石片PDC钻头采用的聚晶金刚石片由多个金刚石颗粒和金属结合剂组成，具有高硬度、耐磨性好等特点。
聚晶金刚石片通过特定的制备工艺，使得每个金刚石颗粒都与周围的颗粒紧密结合，形成一个整体。
2.2 钢体基体钢体基体是PDC钻头的主体部分，它由高强度的钢材制成。
钢体基体承载着聚晶金刚石片，并且通过特定的工艺将聚晶金刚石片与钢体基体紧密结合，形成一个整体结构。
钢体基体具有良好的韧性和强度，能够有效地传递钻井力，同时保护聚晶金刚石片。
2.3 刀具形态PDC钻头的刀具形态通常有平面PDC钻头、锥度PDC钻头和斜面PDC钻头等。
不同形态的刀具适用于不同的地质条件和钻井需求。
例如，平面PDC钻头适用于较硬的地质层，而锥度PDC钻头适用于软、粉状的地质层。
2.4 作用原理PDC钻头在钻井作业中，通过旋转和下压力来完成钻井作业。
当PDC钻头旋转时，聚晶金刚石片切削岩石，同时钢体基体提供支撑和切削力。
通过连续的旋转和下压力，PDC钻头可以持续地切削岩石，实现高效的钻井作业。
3. PDC钻头的应用PDC钻头由于其优良的性能，在石油勘探和开发领域得到了广泛的应用。
主要应用于以下几个方面：3.1 石油勘探PDC钻头可以在石油勘探中使用，用于钻取各种类型的地层。
由于其高硬度和耐磨性，PDC钻头可以有效地切削各种岩石，包括硬质岩石和软质岩石。
在石油勘探中，PDC钻头可以提高钻探的效率，减少钻井时间，降低勘探成本。
金刚石刀具
金刚石刀具金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点。
可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。
金刚石刀具类型繁多，性能差异显著，不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。
天然金刚石刀具目前主要用于紫铜及铜合金和金、银、铑等贵重有色金属，以及特殊零件的超精密镜面加工，如录相机磁盘、光学平面镜、多面镜和二次曲面镜等。
但其结晶各向异性，刀具价格昂贵。
PCD的性能取决于金刚石晶粒及钴的含量，刀具寿命为硬质合金(WC基体)刀具的10～500倍。
主要用于车削加工各种有色金属如铝、铜、镁及其合金、硬质合金和耐磨性极强的纤维增塑材料、金属基复合材料、木材等非金属材料。
切削加工时切削速度、进给速度和切削深度加工条件取决于工件材料以及硬度。
人造聚晶金刚石复合片(PDC)性能和应用接近PCD刀具，主要用在有色金属、硬质合金、陶瓷、非金属材料(塑料、硬质橡胶、碳棒、木材、水泥制品等)、复合材料等切削加工，逐渐替代硬质合金刀具。
由于金刚石颗粒问有部分残余粘结金属和石墨，其中粘结金属以聚结态或呈叶脉状分布会减低刀具耐磨性和寿命。
此外存在溶媒金属残留量，溶媒金属与金刚石表面直接接触。
降低(PDC)的抗氧化能力和刀具耐热温度，故刀具切削性能不够稳定。
金刚石厚膜刀具制备过程复杂，因金刚石与低熔点金属及其合金之间具有很高的界面能。
金刚石很难被一般的低熔点焊料合金所浸润。
可焊性极差，难以制作复杂几何形状刀具，故TDF焊接刀具不能应用在高速铣削中。
金刚石涂层刀具可以应用于高速加工，原因是除了金刚石涂层刀具具有优良的机械性能外，金刚石涂层工艺能够制备任意复杂形状铣刀，用于高速加工如铝钛合金航空材料和难加工非金属材料如石墨电极等。
显示为纯金刚石。
ND是目前已知矿物中最硬的物质，主要用于制备刀具车刀。
天然金刚石刀具精细研磨后刃口半径可达0.01～0.002µm。
金刚石刀具标准
金刚石刀具标准引言金刚石是一种无色晶体，硬度排名世界第一。
由于其优异的硬度和耐磨性能，金刚石被广泛用作工业材料，特别是在切削和磨削工具领域。
本文将介绍金刚石刀具的标准，包括金刚石刀具的分类、性能要求、测试方法以及标准化组织。
一、金刚石刀具的分类根据金刚石刀具的用途和结构，金刚石刀具可以分为以下几类：1.金刚石砂轮：用于磨削和抛光材料的表面，例如金属、玻璃、陶瓷等。
2.金刚石锯片：用于切割各种材料，如石材、玻璃、陶瓷、金属等。
3.金刚石钻头：主要用于钻孔，可钻取混凝土、砖石、岩石等硬质材料。
4.金刚石刀片：用于切割各类材料，如金属、玻璃、陶瓷、塑料等。
二、金刚石刀具的性能要求由于金刚石具有高硬度、高耐磨性和高热导率等特点，金刚石刀具在使用过程中需要具备以下性能：1.高硬度：金刚石刀具应具有足够的硬度，以确保在切割和磨削过程中不易磨损。
2.高耐磨性：金刚石刀具应具有出色的耐磨性能，能够承受长时间的使用而不损坏。
3.高热导率：金刚石刀具应具备良好的热导率，以便及时散热，防止刀具过热。
4.良好的切削性能：金刚石刀具应具备良好的切削性能，以确保切削效果稳定。
三、金刚石刀具的测试方法为确保金刚石刀具的质量和性能符合标准要求，需要进行相应的测试。
以下是常用的金刚石刀具测试方法：1.硬度测试：通过Vickers硬度测试仪进行硬度测试，以确定金刚石的硬度。
2.耐磨性测试：使用标准化的磨损测试设备，在一定条件下进行耐磨性测试，评估金刚石刀具的耐磨性能。
3.热导率测试：采用热导率测试仪，测试金刚石刀具的热导率，以评估其散热性能。
4.切削性能测试：使用特定的材料进行切削实验，通过切削力、表面质量等指标评估金刚石刀具的切削性能。
四、金刚石刀具标准化组织金刚石刀具的制定和管理工作需要一个专门的标准化组织来制定和推广相关标准。
以下是一些国际上常用的金刚石刀具标准化组织：1.国际电工委员会（IEC）：IEC负责制定和推广有关电气、电子和相关技术的国际标准，其中包括金刚石刀具的相关标准。
金刚石刀具的正确使用
金刚石刀具的正确使用时间:2010-04-19 09:17来源:未知作者:admin 点击:145次金刚石刀具是指用天然单晶金刚石(nd)及性能与之相近的人造金刚石(pcd)作成切削部分的刀具。
用金刚石刀具加工铜、铝等有色金属和非金属耐磨材料时特别有效,其切削速度可比硬质合金高一个数量级(例如铣削铝合金的切削速度为3000～4000m/min,高的甚至可达7000m/min),刀具寿命比硬质合金高几十、甚至几百倍。
金刚石刀具过去主要用于精加工,近十几年来由于改进了人造金刚石的生产工艺,控制了原料纯度和晶粒尺寸,采用了复合材料和热压工艺等,应用范围不断扩大,除适合于一般的精加工和半精加工外,还可用于粗加工。
金刚石刀具的硬度极高、耐磨性好、刃口锋利、刃部表面粗糙度值小、摩擦因数低、抗粘结性好和热导率高,切削时不易粘刀及产生积屑瘤,加工表面质量好。
加工有色金属时,表面粗糙度值可达rz=0.1～0.05μm,加工精度可达it6～it5,能有效地加工非铁金属材料和非金属材料,如铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、未烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料、塑料、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨木材(尤其是实心木和胶合板、mdf等复合材料)。
但金刚石刀具的韧性差,热稳定性低,与铁族元素接触时有化学反应,在700～800℃时将碳化(即石墨化),一般不适于加工钢铁材料。
1.金刚石刀具的类型目前生产上常用的金刚石刀具有四类:人造聚晶金刚石(pcd)刀具、人造聚晶金刚石复合片(pcd/cc)刀具、金刚石材料涂层刀具以及电镀金刚石刀具。
其中,以前两类刀具使用最多。
它们通常是先制成刀片,然后采用粘接、镶焊或机夹方式固定在刀柄或刀体上使用。
金刚石刀具可用于制造车刀、镗刀、铣刀、钻头、铰刀、成形刀和切齿刀等刀具。
(1)pcd刀具pcd又称金刚石烧结体,它是在高温、高压下,通过钴等金属结合剂将许多人造金刚石的单晶粉聚晶成的多晶体材料。
聚晶金刚石( PCD )和聚晶金刚石复合片( PDC )
聚晶金刚石（PCD）和聚晶金刚石复合片（PDC）与大单晶金刚石相比，作为刀具材料的聚晶金刚石（PCD）以及聚晶金刚石复合刀片（PDC）具有以下优点：①晶粒呈无序排列，各向同性，无解理面，因此它不像大单晶金刚石那样在不同晶面上的强度、硬度以及耐磨性有较大区分，以及因解理面的存在而呈现脆性。
②具有较高的强度，特别是PDC材料由于有硬质合金基体的支撑而有较高的抗冲击强度，在冲击较大时只会产生小晶粒碎裂，而不会像单晶金刚石那样大块崩缺，因而PCD或PDC刀具不仅可以用来进行精紧密削加工和一般半精密加工，还可用作较大切削量的粗加工和断续加工（如铣削等），这大大扩充了金刚石刀具材料的使用范围。
③可以制备大块PDC金刚石复合片刀具坯料，充足大型加工刀具如铣刀的需要。
④可以制成特定形状以适合于不同加工的需要。
由于PDC刀具大型化和加工技术如电火花和激光切割技术的提高，三角形、人字形以及其他异形刀坯均可加工成形。
为适应特别切削刀具的需要还可设计成包裹式、夹心式与花卷式PDC刀具坯料。
⑤可以设计或推测产品的性能，给与产品必要的特点以适应它的特定用途。
比如选择细粒度的PDC刀具材料可使刀具的刃口的质量提高，粗粒度的PDC刀具材料能够提高刀具的耐用度，等等。
总之，随着PCD、PDC金刚石复合片刀具材料的讨论进展，其应用已经快速扩展到很多制造工业领域，广泛应用于有色金属（铝、铝合金、铜、铜合金、镁合金、锌合金等）、硬质合金、陶瓷、非金属材料（塑料、硬质橡胶、碳棒、木材、水泥制品等）、复合材料（纤维加强塑料、金属基复合材料MMCs等）的切削加工，尤其在木材和汽车加工业，已经成为传统硬质合金的高性能替代产品。
切削刀具用PDC、PCD材料要求：①金刚石颗粒间能广泛地形成D—D自身结合，残余粘结金属和石墨尽量少，其中粘结金属不能以聚结态或呈叶脉状分布，以保证刀具具有较高的耐磨性和较长的使用寿命。
②溶媒金属残留量少。
最好是在烧结过程中能起溶媒作用，而在烧结过程完成后将以不起溶媒作用的合金形式充填于烧结金刚石晶粒间隙中，或烧结后残留的溶媒性金属被隔离，避开溶媒金属与金刚石表面直接接触，以提高PCD的抗氧化本领，从而保证刀具具有充足的耐热温度。
pcd数控刀具切削参数
pcd数控刀具切削参数摘要：PCD（聚晶金刚石）数控刀具切削参数一、PCD 数控刀具简介1.PCD 的定义与特性2.PCD 刀具的应用领域二、PCD 刀具切削参数的重要性1.切削参数对刀具性能的影响2.切削参数与加工效果的关系三、PCD 刀具切削参数的选择1.切削速度2.进给速度3.切削深度4.刀具补偿四、PCD 刀具切削参数的调整与优化1.切削参数的实验与调整2.切削参数的优化方法与技巧五、PCD 刀具切削参数的应用实例1.汽车制造行业2.航空航天领域3.模具制造业六、总结1.PCD 刀具切削参数的发展趋势2.对我国制造业的意义与启示正文：PCD（聚晶金刚石）数控刀具切削参数PCD（聚晶金刚石）是一种具有高硬度、高热导率和高抗磨损性能的材料。
由于这些特性，PCD 刀具在数控加工领域得到了广泛应用。
本文将介绍PCD 数控刀具的切削参数及其在制造业中的应用。
一、PCD 数控刀具简介PCD 是由金刚石微粉和金属结合剂经过高温高压制成的一种复合材料。
它具有极高的硬度和热导率，以及良好的抗磨损性能。
因此，PCD 刀具在难加工材料、高硬材料和高温材料加工方面具有显著优势。
PCD 刀具广泛应用于汽车制造、航空航天、模具制造等行业。
二、PCD 刀具切削参数的重要性切削参数是影响PCD 刀具性能和加工效果的重要因素。
合适的切削参数可以提高刀具的耐用度、加工效率和加工质量。
切削参数与刀具性能和加工效果之间的关系主要表现在以下几个方面：1.切削速度：影响刀具的磨损、加工热量和加工表面的质量。
2.进给速度：影响刀具的磨损、加工热量和加工表面的质量。
3.切削深度：影响刀具的磨损和加工效率。
4.刀具补偿：影响刀具的加工精度和加工质量。
三、PCD 刀具切削参数的选择选择合适的切削参数是提高PCD 刀具加工效果的关键。
以下是一些建议：1.切削速度：根据加工材料和刀具材质选择合适的切削速度，以降低刀具磨损和加工热量。
2.进给速度：根据加工材料和刀具材质选择合适的进给速度，以降低刀具磨损和加工热量。
金刚石刀具标准
金刚石刀具标准金刚石刀具的标准主要包括对其物理性能、制造工艺、几何参数、使用性能等方面的详细规定。
以下是一些关于金刚石刀具标准的信息：1.物理性能标准：硬度：金刚石刀具的硬度极高，约为HV10000（维氏硬度）。
导热性：PCD（聚晶金刚石）刀具的导热系数非常高，约700W/mK，有利于散热和延长刀具使用寿命。
热膨胀系数：PCD的热膨胀系数远低于硬质合金，使得在高温加工条件下仍能保持良好的尺寸稳定性，有助于提高加工精度。
2.制造工艺标准：金刚石颗粒大小：根据用途和精度要求，金刚石刀具的金刚石颗粒度可分为粗粒度、中粒度和细粒度三个级别，分别对应不同的加工应用和切削性能。
结合剂成分与含量：金刚石刀具性能受到金刚石晶粒与结合剂（如钴）含量的影响，标准会规定合适的配方比例以保证刀具的强度和耐磨性。
3.几何参数标准：刀具的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等几何参数都有严格的公差范围，以满足不同材料和加工方式的需求。
4.使用性能标准：刀具寿命：金刚石刀具因其优异的耐磨性和耐热性，其寿命普遍远高于硬质合金刀具，具体标准可能涉及到连续切削长度或切削次数等指标。
加工精度：根据国家或行业标准，金刚石刀具在使用过程中应能达到规定的加工精度和表面粗糙度要求。
5.国内标准：国内对于金刚石刀具的质量和生产有专门的国家标准，例如提到的“燕矶标准”是中国国家金刚石刀具生产标准的一部分，由国家和地方技术监督部门联合制定，以确保产品质量和一致性。
要了解具体的金刚石刀具标准，可以查阅相关国家标准，如GB/T系列标准，以及行业标准等官方发布的详细文档。
此外，国际上也有一些ISO标准对金刚石刀具的生产和检测进行了规定。
金刚石刀具的优点和缺点
金刚石刀具的优缺点
天然金刚石(ND)刀具 聚晶金刚石(PCD)刀具
金刚石刀具
ห้องสมุดไป่ตู้
人造聚晶金刚石复合片(PDC)刀具
CVD金刚石厚膜(TDF)焊接刀具 金刚石涂层刀具
天然金刚石(ND)刀具：天然金刚石是目前已知矿物中最硬的物质，主要用 于制备刀具车刀。天然金刚石刀具精细研磨后刃口半径可达0.01～ 0.002μm。其中天然单晶金刚石(Single Crystalline Diamond，SCD)刀具切削 刃部位经高倍放大1500倍仍然观察到刀刃光滑。SCD车削铝制活塞时Ra可 达到4μm，而在同样切削条件下用PCD刀具加工时的表面粗糙时的Ra 为 15～50μm 。采用SCD刀具配合精密车床迚行精密和超精密加工，可获得 镜面表面。 聚晶金刚石(PCD)刀具：PCD是高温超高压条件下通过钴等金属结合剂将金 刚石微粉聚集烧结合成的多晶体材料，又称烧结金刚石。聚晶金刚石刀具 整体烧结成铣刀，用于铣削加工，PCD晶粒呈无序排列状态，属各向同性， 硬度均匀，石墨化温度为550℃。刀具具有高硬度、高导热性、低热胀系数、 高弹性模量和低摩擦系数。刀刃非常锋利等特点。 人造聚晶金刚石复合片(PDC)刀具：为提高PCD刀片的韧性和可焊性，常将 PCD与硬质合金刀体做成人造聚晶金刚石复合刀片(PDC)。即在硬质合金基 底其表面压制一层0.5～1mm厚的PCD烧结而成。复合刀片的抗弯强度与硬 质合金基本一致，硬度接近PCD，故可以替代PCD使用。
CVD金刚石厚膜(TDF)焊接刀具：金刚石厚膜焊接刀具是把激光切割好CVD金 刚石厚膜一次焊接至基体(通常为K类硬质合金)上，形成复合片，然后抛光复 合片，二次焊接至刀体上，刃磨成需要的形状和刃口。如图3(a)所示，为CVD 金刚石厚膜(金刚石膜厚度达30μm)，具有硬度高、耐磨损、摩擦系数小等特 点，是制造切削有色金属和非金属材料刀具的理想材料。 金刚石涂层刀具：金刚石涂层刀具是用CVD法直接在硬质合金(K类硬质合金) 或陶瓷等基体上沉积一层1～25μm金刚石薄膜，无解理面各向同性。薄膜涂 层刀具硬度达9800～10000HV。热导率高，室温下导热系数高达2000W/m·K， 而硬质合金刀具导热系数仅为80～100W/m·K。CVD方法金刚石可以涂层到 任何复杂形状的刀具上，这是聚晶金刚石无法拥有的最显著的优势。
刀具简介介绍
刀具的失效形式
• 刀具是机械制造中用于切削加工的工具。主要以切削刀具 、夹具、机床附件、切削液等几大类组成。
06 刀具的应用领域与未来发 展
刀具的应用领域
制造业
在制造业中，刀具被广泛应用的工具。
农业
农业领域，刀具常被用于砍伐树木、 收割庄稼、屠宰动物等，是人类从事 生产劳动的重要工具之一。
纳米涂层技术具有自修复能力，可以在一定程度上修复刀具表面的 损伤。
高抗腐蚀性
纳米涂层技术可以提高刀具的抗腐蚀性能，从而提高刀具的使用寿 命。
04 刀具的平衡与重磨
刀具的平衡
平衡的定义
刀具的平衡是指刀具整体的质量分布是否均匀，如果刀具的质量分布不均匀，则会导致刀 具在高速旋转或使用时产生振动和摇晃，进而影响刀具的精度和寿命。
应用
广泛应用于机械加工、航空航天等领域。
聚晶金刚石刀具
定义
聚晶金刚石刀具是一种由聚晶金刚石制成的刀具，具有高硬度、 高耐磨性和良好的韧性。
特点
聚晶金刚石刀具具有优异的耐热性和耐冲击性，适合于承受高温和 冲击的场合。
应用
广泛应用于机械加工、航空航天等领域。
03 刀具的涂层技术
物理气相沉积（PVD）涂层技术
重磨的方法和注意事 项
重磨的方法包括手动研磨和机器研磨 两种。手动研磨适用于一些小型、简 单的刀具，而机器研磨则适用于大型 、复杂的刀具。在重磨过程中需要注 意以下几点：首先，要选择合适的研 磨剂和砂轮；其次，要控制好研磨时 的温度和压力；最后，要确保研磨后 的刀具精度符合要求。
05 刀具的失效形式
刀具的分类
01
02
03
按用途分类
根据刀具的用途，可分为 切割刀具、刮削刀具、挖 掘刀具等。
聚晶金刚石(PCD)刀具
PCD的定义,PCD是英文Polycrystalline diamond的简称,中文直译过来是聚晶金刚石的意思.它与单晶金刚石相对应.摘自:中国机械资讯网聚晶金刚石（PCD）刀具发展1．概述1.1 PCD刀具的发展金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。
在刀具发展历程中，从十九世纪末到二十世纪中期，刀具材料以高速钢为主要代表；1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用；二十世纪五十年代，瑞典和美国分别合成出人造金刚石，切削刀具从此步入以超硬材料为代表的时期。
二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题，使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。
1.2 PCD刀具的性能特点金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。
金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。
在金刚石晶体中，碳原子的四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构的结合力和方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。
由于聚晶金刚石（PCD）的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。
但由于PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开。
PCD刀具材料的主要性能指标：①PCD的硬度可达8000HV，为硬质合金的80～120倍；②PCD的导热系数为700W/mK，为硬质合金的1.5～9倍，甚至高于PCBN和铜，因此PCD刀具热量传递迅速；③PCD的摩擦系数一般仅为0.1～0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4～1），因此PCD刀具可显著减小切削力；④PCD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；⑤PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。
PCD刀具
PCD的定义,PCD是英文Polycrystalline diamond的简称,中文直译过来是聚晶金刚石的意思.它与单晶金刚石相对应.摘自:中国机械资讯网聚晶金刚石（PCD）刀具发展1．概述1.1 PCD刀具的发展金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。
在刀具发展历程中，从十九世纪末到二十世纪中期，刀具材料以高速钢为主要代表；1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用；二十世纪五十年代，瑞典和美国分别合成出人造金刚石，切削刀具从此步入以超硬材料为代表的时期。
二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题，使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。
1.2 PCD刀具的性能特点金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。
金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。
在金刚石晶体中，碳原子的四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构的结合力和方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。
由于聚晶金刚石（PCD）的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。
但由于PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开。
PCD刀具材料的主要性能指标：①PCD的硬度可达8000HV，为硬质合金的80～120倍；②PCD的导热系数为700W/mK，为硬质合金的1.5～9倍，甚至高于PCBN和铜，因此PCD刀具热量传递迅速；③PCD的摩擦系数一般仅为0.1～0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4～1），因此PCD刀具可显著减小切削力；④PCD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；⑤PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。
超硬刀具金刚石刀具介绍
超硬刀具金刚石刀具介绍PCD聚晶金刚石刀具;CVD金刚石膜刀具(物理涂层)PVD物理涂层金刚石刀具PCBN聚晶立方氮化硼刀具;一、概述超硬刀具材料是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。
包括：单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石等。
超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。
许多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而起，故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要手段。
随着科技的进步，制造业的高速发展，CNC 加工技术的迅猛发展以及数控机床的普遍使用，超硬刀具的生产及应用也越来越广泛。
PCD和PCBN刀具已广泛应用于机械加工的各个行业，如汽车零部件的切削加工，强化木地板的加工等，极大地促进了切削加工及先进制造技术的飞速发展。
二、切削材料及超硬材料发展史3、金刚石、超硬材料的特性与作用众所周知，金刚石材料的成分是碳，金刚石与铁系有亲和力，切削过程中，金刚石的导热性优越，散热快，但是要注意切削热不宜高于700度，否则会发生石墨化现象，工具会很快磨损。
因为金刚石在高温下和W、Ta、Ti、Zr、Fe、Ni、Co、Mn、Cr、Pt等会发生反应，与黑色金属(铁碳合金)在加工中会发生化学磨损，所以，金刚石不能用于加工黑色金属只能用在有色金属和非金属材料上，而CBN即使在1000oC的高温下，切削黑色金属也完全能胜任。
已成为未来难加工材料的主要切削工具材料。
一般超硬材料指的是人造金刚石、人造CBN。
这两种材料的同时存在，起到了互补的作用、可以覆盖当前与今后发展的各种新型材料的加工，对整个切削加工领域极为有利。
1．PCD金刚石烧结体（PCD）的出现，在许多方面代替了天然单晶金刚石。
PCD与天然金刚石比较，价格便宜，且刃磨远比天然金刚石方便，所以其应用、推广特别迅速。
金刚石刀具材料的品种分类
金刚石刀具材料的品种分类金刚石刀具材料分为单晶金刚石（有天然和人造两种，天然单晶金刚石价格昂贵，被人造单晶金刚石替代）、人造聚晶金刚石（PCD）和人造聚晶金刚石与硬质合金复合刀片（PCD/CC）以及CVD金刚石。
单晶金刚石单晶金刚石用作切削刀具必需是大颗粒的（质量大於0.1g，最小径长不得小於3mm），重要用于表面粗糙度、几何形状精度和尺寸精度有较高要求的精密和超精密加工应用领域。
天然单晶金刚石是金刚石中最耐磨的材料。
它本身质地细密，经过精细研磨，切削刃的刃口钝圆半径可小到0.008～0.005m。
但天然单晶金刚石较脆，其结晶各向异性，不同晶面或同一晶面不同方向的晶体硬度均有差异，在进行刃磨和使用时必需选择合适的方向。
由於使用条件苛刻，加上天然单晶金刚石资源有限，价格非常昂贵，所以生产上大多采纳PCD、PCD/CC和CVD金刚石刀具。
天然单晶金刚石重要用於某些有色金属的超精紧密削加工或黄金首饰的生产中。
人工合成单晶金刚石的尺寸、形状和性能都具有良好的一致性,目前由于高温高压技术日趋成熟，能够制备肯定尺寸的人工合成单晶金刚石，尤其在加工高耐磨的层状木板时，其性能要优于PCD金刚石，不会引起刃口过早钝化。
人造聚晶金刚石（PCD）和人造聚晶金刚石与硬质合金复合刀片（PCD/CC）PCD是在高温（约1800℃）、高压（5～6MPa）下，利用钴等金属结合剂将很多金刚石单晶粉聚晶成多晶体材料，其硬度虽稍低于单晶金刚石，但它是随机取向的金刚石晶粒的聚合，属各向同性，用作切削刀具时可以任意取向刃磨，无需像天然金刚石那样必需选用最佳的解理面作为前刀面。
在切削时，切削刃对意外损坏很不敏感，抗磨损本领也较强，可长时间保持锋利的切削刃，加工时可采纳很高的切削速度和较大的背吃刀量（吃深），使用寿命一般高于WC基硬质合金刀具10～500倍，而且由於PCD中金属结合剂具有导电性，使得PCD便于切割成形，且原材料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几非常之一至十几分之一，已成为传统WC基硬质合金刀具的高性能替代品。
五金知识：金刚石刀具材料解析
五金知识：金刚石刀具材料解析来源：五金资讯网关键字：金刚石刀具;材料摘要：可以制成切削刀具金刚石材料有天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、化学气相沉积法(CVD)金刚石厚膜、人造聚晶金刚石复合片等。
可以制成切削刀具金刚石材料有天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、化学气相沉积法(CVD)金刚石厚膜、人造聚晶金刚石复合片等。
1、天然单晶金刚石天然单晶金刚石一种各向异性单晶体。
硬度达HV9000-10000，自然界最硬物质。
这种材料耐磨性极好，制成刀具切削可长时间保持尺寸稳定，故而有很长刀具寿命。
天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。
可用于制作眼科神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜曲面；可用于切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰花纹；最重要用途于高速超精加工有色金属及其合金。
如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。
用天然金刚石制作超精加工刀具其刀尖圆弧部分400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。
表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。
天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为(0.2-0.5)Gpa。
热稳定性差，温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。
温度再高就会碳化。
另外，它与铁亲力很强，一般不适于加工钢铁。
2、人造单晶金刚石人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到目前有戴比尔斯(DE-BEERS)生产工业级单晶金刚石材料。
这种材料硬度略逊于天然金刚石。
其它性能都与天然金刚石不相上下。
由于经过人工制造，其解理方向尺寸变得可控统一。
随着高温高压技术发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。
由于这种材料有相对较好一致性较低价格，所以受到广泛关注。
作为替代天然金刚石新材料，人造单晶金刚石应用将会有大发展。
3、人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石(PCD)高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成多晶体材料。
一般情况下制成以硬质合金为基体整体圆形片，称为聚晶金刚石复合片。
PCD聚晶金刚石刀具特性及其适合加工的材料简介
PCD 聚晶金刚石刀具特性及其适合加工的材料简介图1努氏硬度图2断裂韧性图3导热性制备工艺PCD是由大量随机定向的金刚石颗粒在极困难的条件下进行人工合成得到的。
它通过在高压高温下烧结精选的金刚石颗粒进行制备。
烧结过程在金刚石稳定区内被严格地控制，于是生产出一种极硬且耐磨的结构。
特性PCD是由大量随机定向的金刚石颗粒在极困难的条件下进行人工合成得到的。
它通过在高压高温下烧结精选的金刚石颗粒进行制备。
烧结过程在金刚石稳定区内被严格地控制，于是生产出一种极硬且耐磨的结构。
特性以聚晶形态组成的金刚石提供了一种强大的切削刀具，它提供极好的硬度及由此得到的耐磨性，并与聚晶结构所带来的极佳韧性相结合。
此外，金刚石拥有所有刀具材料中最高的导热性，使得热量迅速从切削刃传递出来。
除PCD与铁的高亲合力以外，PCD不会与工件材料粘结，在正确的切削参数下，积屑瘤是最小化的。
所有的SecomaxPCD刀具都拥有镜面抛光的前刀面，提供最低的摩擦系数和光滑的切削刃。
适合加工的工件材料铝合金铝合金已成为交通工业需求的致力于减轻重量的理想材料。
尽管铝合金的生产在能量消耗上具有更大的初始需求，但在长期运作中证明有更多的益处，这些合金的性能将超过其它与其竞争的材料。
纯铝的硬度低、耐腐蚀。
举例讲，添加铜或镁等合金元素将使该材料具有更高的强度。
巿场上有很多种铝合金，最著名的莫过于分别用于汽车与航空航天行业的2000及6000系列。
锻造和铸造铝合金之间有明显的分界线，各有几种不同的材质等级，而且有各式各样的硬化处理性能。
对于硅(Si)含量低到中等的硅合金来说，PCD在铣削应用与粗加工中提供了最好的耐磨性，见下表。
所遭遇到的最常见的问题应该是积屑瘤。
即使是很高的切削速度，加工低硅铝合金时也会发生这种情况。
切削刃的几何角度和质量必须要被小心地应用。
采用这样的参数，当与工件的接触时间越久，产生的热量上升，其直接的影响就是刀具寿命的缩短。
对于加工高硅铝合金，PCD的耐磨性被完全地利用。
2024年聚晶金刚石刀具市场发展现状
2024年聚晶金刚石刀具市场发展现状1. 引言聚晶金刚石刀具是一种高精密度、高耐磨性和高热传导性的先进刀具材料。
它在许多领域具有广泛的应用，如石油开采、建筑材料加工、汽车制造等。
本文将分析聚晶金刚石刀具市场的发展现状，并探讨未来的趋势和机遇。
2. 聚晶金刚石刀具市场概述聚晶金刚石刀具市场是一个不断发展的市场。
随着科技的进步和工业生产的需求增加，聚晶金刚石刀具的市场规模不断扩大。
目前，该市场主要由几家大型公司垄断，如中国金刚石集团、戴尔地等。
这些公司拥有雄厚的技术实力和先进的制造设备，能够满足不同行业的需求。
3. 聚晶金刚石刀具市场的应用领域聚晶金刚石刀具在许多领域都有广泛的应用。
其中，石油开采行业是聚晶金刚石刀具的主要应用领域之一。
在石油开采过程中，聚晶金刚石刀具能够在高温高压环境下进行钻井和修井作业，提高开采效率。
此外，聚晶金刚石刀具还广泛应用于建筑材料加工、汽车制造等行业。
4. 聚晶金刚石刀具市场发展的机遇和挑战虽然聚晶金刚石刀具市场有很大的发展潜力，但也面临一些挑战。
首先，聚晶金刚石刀具的制造过程比较复杂，技术要求较高，这需要企业不断进行技术创新和研发。
其次，聚晶金刚石刀具的生产成本较高，这限制了其在一些低端市场的应用。
此外，聚晶金刚石刀具的市场竞争激烈，企业需要通过品质和服务来提高竞争力。
5. 聚晶金刚石刀具市场的发展趋势随着科技的不断进步，聚晶金刚石刀具市场将迎来更多的机遇。
首先，随着石油开采行业的发展，对聚晶金刚石刀具的需求将不断增加。
其次，聚晶金刚石刀具的应用领域将进一步扩大，涉及到更多的工业领域。
此外，随着制造技术的不断创新和改进，聚晶金刚石刀具的生产成本将逐渐下降，进一步促进市场的发展。
6. 结论聚晶金刚石刀具市场是一个具有广阔前景的市场。
随着科技的进步和工业需求的增加，聚晶金刚石刀具的市场规模将持续扩大。
但同时，市场竞争也将更加激烈，企业需要不断提升品质和服务，以保持竞争力。
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3.2 刀具几何参数与结构设计
PCD刀具的几何参数取决于工件状况、刀具材料与结构等具体加工条件。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刃口半径），属于微量切削，因此其后角及后刀面对加工质量有明显影响，较小的后角、较高的后刀面质量对于提高PCD刀具的加工质量可起到重要作用。
3．PCD刀具的设计原则
3.1 刀具材料的选择
（1）合理选择PCD粒度
PCD粒度的选择与刀具加工条件有关，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、细晶粒的PCD。粗晶粒PCD刀具则可用于一般的粗加工。PCD材料的粒度对于刀具的磨损和破损性能影响显著。研究表明：PCD粒度号越大，刀具的抗磨损性能越强。采用De
2.4 PCD刀片的刃磨工艺
PCD的高硬度使其材料去除率极低（甚至只有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树脂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间的相互作用，因此其磨削规律比较复杂。对于高粒度、低转速砂轮，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视磨床类型和加工条件而定。由于电火花磨削（EDG）技术几乎不受被磨削工件硬度的影响，因此采用EDG技术磨削PCD具有较大优势。某些复杂形状PCD刀具（如木工刀具）的磨削也对这种灵活的磨削工艺具有巨大需求。随着电火花磨削技术的不断发展，EDG技术将成为PCD磨削径74mm、层厚0.3mm的聚晶金刚石复合片。
国内PCD刀具市场随着刀具技术水平的发展也不断扩大。目前中国第一汽车集团已有一百多个PCD车刀使用点，许多人造板企业也采用PCD刀具进行木制品加工。PCD刀具的应用也进一步推动了对其设计与制造技术的研究。国内的清华大学、大连理工大学、华中理工大学、吉林工业大学、哈尔滨工业大学等均在积极开展这方面的研究。国内从事PCD刀具研发、生产的有上海舒伯哈特、郑州新亚、南京蓝帜、深圳润祥、成都工具研究所等几十家单位。目前，PCD刀具的加工范围已从传统的金属切削加工扩展到石材加工、木材加工、金属基复合材料、玻璃、工程陶瓷等材料的加工。通过对近年来PCD刀具应用的分析可见，PCD刀具主要应用于以下两方面：①难加工有色金属材料的加工：用普通刀具加工难加工有色金属材料时，往往产生刀具易磨损、加工效率低等缺陷，而PCD刀具则可表现出良好的加工性能。如用PCD刀具可有效加工新型发动机活塞材料——过共晶硅铝合金（对该材料加工机理的研究已取得突破）。②难加工非金属材料的加工：PCD刀具非常适合对石材、硬质碳、碳纤维增强塑料（CFRP）、人造板材等难加工非金属材料的加工。如华中理工大学1990年实现了用PCD刀具加工玻璃；目前强化复合地板及其它木基板材（如MDF）的应用日趋广泛，用PCD刀具加工这些材料可有效避免刀具易磨损等缺陷。
2．PCD刀具的制造技术
2.1 PCD刀具的制造过程
PCD刀具的制造过程主要包括两个阶段：①PCD复合片的制造：PCD复合片是由天然或人工合成的金刚石粉末与结合剂（其中含钴、镍等金属）按一定比例在高温（1000～2000℃）、高压（5～10万个大气压）下烧结而成。在烧结过程中，由于结合剂的加入，使金刚石晶体间形成以TiC、SiC、Fe、Co、Ni等为主要成分的结合桥，金刚石晶体以共价键形式镶嵌于结合桥的骨架中。通常将复合片制成固定直径和厚度的圆盘，还需对烧结成的复合片进行研磨抛光及其它相应的物理、化学处理。②PCD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、刀片刃磨等步骤。
PCD刀具可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。虽然高速切削可提高加工效率，但在高速切削状态下，切削温度和切削力的增加可使刀尖发生破损，并使机床产生振动。加工不同工件材料时，PCD刀具的合理切削速度也有所不同，如铣削Al2O3强化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及氧化硅基工程陶瓷的合理切削速度为30～40m/min。
不同粒度等级的PCD刀具在不同的加工条件下加工不同工件材料时，表现出的切削性能也不尽相同，因此应根据具体加工条件确定PCD刀具的实际切削参数。
4.2 PCD刀具的失效机理
刀具的磨损形式主要有磨料磨损、粘结磨损（冷焊磨损）、扩散磨损、氧化磨损、热电磨损等。PCD刀具的失效形式与传统刀具有所不同，主要表现为聚晶层破损、粘结磨损和扩散磨损。研究表明，采用PCD刀具加工金属基复合材料时，其失效形式主要为粘结磨损和由金刚石晶粒缺陷引起的微观晶间裂纹。在加工高硬度、高脆性材料时，PCD刀具的粘结磨损并不明显；相反，在加工低脆性材料（如碳纤维增强材料）时，刀具的磨损增大，此时粘接磨损起主导作用。
5．结语
PCD刀具因其良好的加工质量和加工经济性在非金属材料、有色金属及其合金材料、金属基复合材料等切削加工领域显示出其它刀具难以比拟的优势。随着PCD刀具的理论研究日益深入及其应用技术的进一步推广，PCD刀具在超硬刀具领域的地位将日益重要，其应用范围也将进一步拓展。
1.2 PCD刀具的性能特点
金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。在金刚石晶体中，碳原子的四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构的结合力和方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。由于聚晶金刚石（PCD）的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。但由于PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开。
2.2 PCD复合片的切割工艺
由于PCD复合片具有很高的硬度及耐磨性，因此必须采用特殊的加工工艺。目前，加工PCD复合片主要采用电火花线切割、激光加工、超声波加工、高压水射流等几种工艺方法，其工艺特点的比较见表1。
表1 PCD复合片切割工艺的比较
工艺方法－工艺特点
电火花加工－高度集中的脉冲放电能量、强大的放电爆炸力使PCD材料中的金属融化，部分金刚石石墨化和氧化，部分金刚石脱落，工艺性好、效率高
2.3 PCD刀片的焊接工艺
PCD复合片与刀体的结合方式除采用机械夹固和粘接方法外，大多是通过钎焊方式将PCD复合片压制在硬质合金基体上。焊接方法主要有激光焊接、真空扩散焊接、真空钎焊、高频感应钎焊等。目前，投资少、成本低的高频感应加热钎焊在PCD刀片焊接中得到广泛应用。在刀片焊接过程中，焊接温度、焊剂和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，焊接温度的控制十分重要，如焊接温度过低，则焊接强度不够；如焊接温度过高，PCD容易石墨化，并可能导致“过烧”，影响PCD复合片与硬质合金基体的结合。在实际加工过程中，可根据保温时间和PCD变红的深浅程度来控制焊接温度（一般应低于700℃）。国外的高频焊接多采用自动焊接工艺，焊接效率高、质量好，可实现连续生产；国内则多采用手工焊接，生产效率较低，质量也不够理想。
PCD刀具材料的主要性能指标：①PCD的硬度可达8000HV，为硬质合金的80～120倍；②PCD的导热系数为700W/mK，为硬质合金的1.5～9倍，甚至高于PCBN和铜，因此PCD刀具热量传递迅速；③PCD的摩擦系数一般仅为0.1～0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4～1），因此PCD刀具可显著减小切削力；④PCD的热膨胀系数仅为0.9×10
超声波加工－加工效率低，金刚石微粉消耗大，粉尘污染大
激光加工－非接触加工，效率高、加工变形小、工艺性差
在上述加工方法中，电火花加工效果较佳。PCD中结合桥的存在使电火花加工复合片成为可能。在有工作液的条件下，利用脉冲电压使靠近电极金属处的工作液形成放电通道，并在局部产生放电火花，瞬间高温可使聚晶金刚石熔化、脱落，从而形成所要求的三角形、长方形或正方形的刀头毛坯。电火花加工PCD复合片的效率及表面质量受到切削速度、PCD粒度、层厚和电极质量等因素的影响，其中切削速度的合理选择十分关键，实验表明，增大切削速度会降低加工表面质量，而切削速度过低则会产生“拱丝”现象，并降低切割效率。增加PCD刀片厚度也会降低切割速度。
-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；⑤PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。
1.3 PCD刀具的应用
工业发达国家对PCD刀具的研究开展较早，其应用已比较成熟。自1953年在瑞典首次合成人造金刚石以来，对PCD刀具切削性能的研究获得了大量成果，PCD刀具的应用范围及使用量迅速扩大。目前，国际上著名的人造金刚石复合片生产商主要有英国De
聚晶金刚石刀具
1．聚晶金刚石（PCD）刀具概述
1.1 PCD刀具的发展
金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。在刀具发展历程中，从十九世纪末到二十世纪中期，刀具材料以高速钢为主要代表；1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用；二十世纪五十年代，瑞典和美国分别合成出人造金刚石，切削刀具从此步入以超硬材料为代表的时期。二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题，使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。
Beers 公司SYNDITE 002和SYNDITE
025两种PCD材料的刀具加工SiC基复合材料时的刀具磨损试验结果表明，粒度为2μm的SYNDITE
002PCD材料较易磨损。
（2）合理选择PCD刀片厚度
通常情况下，PCD复合片的层厚约为0.3～1.0mm，加上硬质合金层后的总厚度约为2～8mm。较薄的PCD层厚有利于刀片的电火花加工。De