PCD 刀具的特性聚晶金鋼石 (PCD)是將粒徑為μm級的金剛石微粉與小量金屬粉 (如Co) 混和后在高溫(1400℃)、髙壓(6000M Pa)下煅燒而成的聚結晶。與其他刀具原材料對比，PCD具備很高的強度和耐磨性能、高傳熱性、低線膨脹系數、摩擦阻力小、鉆削排熱快、鉆削溫度低、熱變型小、可減低生產加工表面表面粗糙度等功能特性。

已達到商業化供應的PCD復合型片是將0.5 ～0.7mm 厚的PCD層煅燒在硬質合金刀具基材上制作而成，因而兼有了PCD的高韌性、高耐磨性能和硬質合金刀具的優良抗壓強度與延展性。PCD刀具在稀有金屬以及鋁合金 、非金屬材質的飛速鉆削中表現出良好的加工性，已廣泛運用于車輛、航空公司、航空航天、裝飾建材等制造業行業。可是，PCD 的高韌性、高耐磨性能使刀具刃磨非常艱難，關鍵表現在原材料磨除率小 、砂輪耗損大 、刃磨率低 、刀口呈鋸齒形等。PCD刀具的刃磨工藝性能已成為了其應用推廣的阻礙之一，為了更好地提升這一加工工藝短板，世界各國開展了很多科學研究研發工作中。

2PCD刀具的金鋼石砂輪刃磨加工工藝常見的PCD刀具刃磨加工工藝有金鋼石砂輪機械設備刃磨 、充放電刃磨 、電解法刃磨等 ，在其中以金鋼石砂輪機械設備刃磨從技術上更為完善，在現階段應用也更為普遍。該辦法盡管刃磨率較低 、生產成本較高 ，但可得到較好的刀具刀口品質和詳細 、光滑的前后左右刃口。

2.1刃磨生產加工原理金鋼石砂輪機械設備刃磨 PCD刀具的材質除去原理較為復雜，世界各國研究者為此開展了很多科學研究，現階段具體具有下列幾個見解 ：

(1)法國學者M ．Kenter覺得，金鋼石砂輪磨削PCD刀具的環節中發生了刻畫功效和滾動功效，原材料的方法主要是為粘接 、刻畫 、磨擦化學變化和表面破裂。他覺得，在大部分狀況下，PCD 原材料的是以磨擦化學變化和表面破裂為主導。因為PCD原材料延性大，在金鋼石磨砂顆粒的輕壓下非常容易引起裂痕，裂痕在機械設備和內應力效果下拓展 ，造成小塊PCD原材料脫落，與此同時，磨擦熱會使 PCD 產生石墨化和其他磨擦化學變化。

(2)GE公司的 K ．J．Dunn 等用掃描儀顯微鏡對刃磨后的PCD復合型片的表面外部經濟外貌開展觀查后覺得，PCD原材料的損壞原理具體為外部經濟延性粉碎和疲憊損壞。

(3 )在我國艾興工程院院士等覺得PCD原材料的方法為：當砂輪與PCD觸碰的一瞬間，磨削力忽然擴大，強烈的機械設備 沖擊性使 PCD表面造成裂痕乃至粉碎。在平穩磨削期，砂輪磨砂顆粒在PCD 表面上開展壓擠和磨擦，當工作壓力做到一定水平時，PCD表面會產生裂痕；當磨擦溫度超過一定水平時，PCD會產生石墨化和其他化學變化。

2.2刃磨數控車床標準PCD原材料的特征確定了對PCD刀具刃磨數控車床的規定：不可以等同一般數控磨床，即務必符合下述標準 ：

(1)規定砂輪主軸軸承及數控車床總體有著很高的剛度和可靠性，以維持刃磨時砂輪對 PCD 原材料的穩定工作壓力。

(2)砂輪架可橫著晃動，以確保砂輪內孔損壞勻稱，砂輪架的晃動頻率和力度可調式。

(3)配備電子光學投射設備和高精密旋轉工作臺。

(4)選用專用型金鋼石砂輪。

2.3 刃磨生產流程(1)刃磨數控車床的采用

因為 PCD 刀具具備很高的強度和耐磨性能，刃磨規定較高，一般數控車床難以做到刃磨精密度規定。對于PCD刀的特性和機械設備刃磨必要條件，大家使用了法國制造的 EWAG RS15超硬刀具數控磨床 (見圖 1)。該設備是當前全世界較的超硬刀具數控磨床之一，具備下列特性：

①數控車床總體剛度高，可靠性好；

②磨削主軸軸承可達到無極變速(1000--8000rpm )；

③磨削工作壓力可調式(0～400N )且可靠性好，并能往復式晃動，晃動力度 (0～70mm )和頻率(30～60 次／分 )可調式；

④配置高精密光學投影儀和旋轉工作臺，一次夾裝就可以進行定位一磨削一精確測量整個過程；

⑤裝有數顯式設備，規格精密度達 0.001ram 。

圖 1 EWAG RS15 超硬刀具數控磨床

(2)砂輪的采用

PCD刀具的機械設備刃磨主要是借助與金鋼石砂輪的磨擦化學變化和表面破裂來割除不必要原材料，金鋼石砂輪的粒度分布 、濃度值等對PCD刀具刃磨的產品質量和效果危害非常大。因而，恰當采用砂輪十分關鍵。歷經較為，大家使用了歐洲地區產的泰利萊 ( TY—R0LIT)砂輪，該砂輪的金鋼石磨砂顆粒一顆顆嵌入砂輪，井然有序排序，每分磨除率是一般金鋼石砂輪的20～30倍。工作經驗說明，在能夠考慮生產加工產品質量需要的條件下,應盡可能采用粒度分布過大的砂輪。大家選擇的金鋼石磨砂顆粒粒度分布為：精磨 粒度分布 22um ；半精拋粒度分布15um ；精拋粒度分布 9um 。

(3)砂輪的均衡

選中砂輪后，需對砂輪開展均衡。將砂輪平衡儀置放于鏡面玻璃臺子上開展校正，根據調節平衡儀底端的3個平衡螺母，使平衡儀內的均衡小水泡坐落于正中間就可以。隨后將砂輪滑人砂輪調節棒中，調節砂輪側邊的3個均衡螺絲使其均布(互相夾63角約為120)，直到平衡儀內的均衡小水泡再度坐落于正中間，砂輪即保持了均衡。

(4)旋轉核心與電子光學核心對中對PCD刀具開展夾裝和調節，需將十字操作臺的旋轉核心與光學投影儀的核心對中重疊，根據調節光學投影儀的固定螺釘，使尖刀處各自與投影機內的兩側某一大 弧形在270°、0°、90°處相交；隨后依據 工程圖紙規定，把夾裝好的 PCD刀具根據十字操作臺調整到光學投影儀的基準點上 ，該部位便是刃磨生產加工部位。為確保 PCD刀具的加工精度規定，全部刃磨規格應在一次夾緊中進行，刃磨 PCD刀具時，應將全部磨損率所有摘除。

(5)挑選砂輪擺幅

因為金鋼石砂輪較價格昂貴，為靈活運用砂輪的磨削工作能力和避免出現溝痕，應依據 PCD 刀具規格有效挑選砂輪晃動幅度值。

圖為砂輪擺幅與刀具的相對位置

(6)明確刃磨速率 、頻率以及它主要參數

根據大量的實驗，明確刃磨 PCD刀具的轉速比為2300 ～2500r/min ( 150ram砂輪 )，砂輪正方向轉動。一般刃磨頻率越高，磨除率也越大，PCD刀具刃磨頻率選擇 60 次／min。其他主要參數：水性冷凍液濃度值 4％，磨削工作壓力 2.5Bar(約167N)。

(7)砂輪的清理

砂輪磨削生產加工一段時間后 ，磨砂顆粒相互間的間隙會被磨屑鋪滿，造成磨削面變鈍，生產加工效果減少(這時砂輪磨削時常常傳出吱吱作響尖呼嘯聲)。為維持砂輪的車削工作能力，必須常常對砂輪切削面開展清理，方式 是將碳碳復合材料(SIC)水磨石壓在砂輪磨削表面轉動打磨拋光。

(8)刃磨前后左右刀頭的解決

刃磨PCD刀具以前,應觀查前后左右刃口是不是有鐵屑，若有，用金鋼石磨刀石將其擦掉。刃磨進行后，用金鋼石研磨膏碾磨前面面。經精磨 、半精拋 、精拋 、碾磨加工處理的 PCD刀具才可以真正的做到應用規定。

(9)刀具的檢驗

刃磨進行后 ，可在設備的投影上立即檢驗PCD刀具的外形尺寸精密度和刀口豎直度 ，不允許有凸凹不平或鋸齒狀等缺點。刀口豎直度也可在100倍之上顯微鏡下查驗。

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