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(jié)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(shù)、摩擦阻力小、鉆削排熱快、鉆削溫度低、熱變型小、可減低生產(chǎn)加工表面表面粗糙度等功能特性。

已達(dá)到商業(yè)化供應(yīng)的PCD復(fù)合型片是將0.5 ～0.7mm 厚的PCD層煅燒在硬質(zhì)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(zhì)合金刀具的優(yōu)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(zhì)的飛速鉆削中表現(xiàn)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(yè)行業(yè)。可是，PCD 的高韌性、高耐磨性能使刀具刃磨非常艱難，關(guān)鍵表現(xiàn)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(yīng)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(xué)研究研發(fā)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(shè)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(shè)備刃磨從技術(shù)上更為完善，在現(xiàn)階段應(yīng)用也更為普遍。該辦法盡管刃磨率較低 、生產(chǎn)成本較高 ，但可得到較好的刀具刀口品質(zhì)和詳細(xì) 、光滑的前后左右刃口。

2.1刃磨生產(chǎn)加工原理金鋼石砂輪機械設(shè)備刃磨 PCD刀具的材質(zhì)除去原理較為復(fù)雜，世界各國研究者為此開展了很多科學(xué)研究，現(xiàn)階段具體具有下列幾個見解 ：

(1)法國學(xué)者M(jìn) ．Kenter覺得，金鋼石砂輪磨削PCD刀具的環(huán)節(jié)中發(fā)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(xué)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(xué)變化和表面破裂為主導(dǎo)。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(shè)備和內(nèi)應(yīng)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(chǎn)生石墨化和其他磨擦化學(xué)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(fù)合型片的表面外部經(jīng)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(jīng)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(dāng)砂輪與PCD觸碰的一瞬間，磨削力忽然擴大，強烈的機械設(shè)備 沖擊性使 PCD表面造成裂痕乃至粉碎。在平穩(wěn)磨削期，砂輪磨砂顆粒在PCD 表面上開展壓擠和磨擦，當(dāng)工作壓力做到一定水平時，PCD表面會產(chǎn)生裂痕；當(dāng)磨擦溫度超過一定水平時，PCD會產(chǎn)生石墨化和其他化學(xué)變化。

2.2刃磨數(shù)控車床標(biāo)準(zhǔn)PCD原材料的特征確定了對PCD刀具刃磨數(shù)控車床的規(guī)定：不可以等同一般數(shù)控磨床，即務(wù)必符合下述標(biāo)準(zhǔn) ：

(1)規(guī)定砂輪主軸軸承及數(shù)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(wěn)定工作壓力。

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

(3)配備電子光學(xué)投射設(shè)備和高精密旋轉(zhuǎn)工作臺。

(4)選用專用型金鋼石砂輪。

2.3 刃磨生產(chǎn)流程(1)刃磨數(shù)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(guī)定較高，一般數(shù)控車床難以做到刃磨精密度規(guī)定。對于PCD刀的特性和機械設(shè)備刃磨必要條件，大家使用了法國制造的 EWAG RS15超硬刀具數(shù)控磨床 (見圖 1)。該設(shè)備是當(dāng)前全世界較的超硬刀具數(shù)控磨床之一，具備下列特性：

①數(shù)控車床總體剛度高，可靠性好；

②磨削主軸軸承可達(dá)到無極變速(1000--8000rpm )；

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

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

⑤裝有數(shù)顯式設(shè)備，規(guī)格精密度達(dá) 0.001ram 。

圖 1 EWAG RS15 超硬刀具數(shù)控磨床

(2)砂輪的采用

PCD刀具的機械設(shè)備刃磨主要是借助與金鋼石砂輪的磨擦化學(xué)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(chǎn)品質(zhì)量和效果危害非常大。因而，恰當(dāng)采用砂輪十分關(guān)鍵。歷經(jīng)較為，大家使用了歐洲地區(qū)產(chǎn)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(jīng)驗說明，在能夠考慮生產(chǎn)加工產(chǎn)品質(zhì)量需要的條件下,應(yīng)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(jù)調(diào)節(jié)平衡儀底端的3個平衡螺母，使平衡儀內(nèi)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(diào)節(jié)棒中，調(diào)節(jié)砂輪側(cè)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(nèi)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(zhuǎn)核心與電子光學(xué)核心對中對PCD刀具開展夾裝和調(diào)節(jié)，需將十字操作臺的旋轉(zhuǎn)核心與光學(xué)投影儀的核心對中重疊，根據(jù)調(diào)節(jié)光學(xué)投影儀的固定螺釘，使尖刀處各自與投影機內(nèi)的兩側(cè)某一大 弧形在270°、0°、90°處相交；隨后依據(jù) 工程圖紙規(guī)定，把夾裝好的 PCD刀具根據(jù)十字操作臺調(diào)整到光學(xué)投影儀的基準(zhǔn)點上 ，該部位便是刃磨生產(chǎn)加工部位。為確保 PCD刀具的加工精度規(guī)定，全部刃磨規(guī)格應(yīng)在一次夾緊中進(jìn)行，刃磨 PCD刀具時，應(yīng)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(xiàn)溝痕，應(yīng)依據(jù) PCD 刀具規(guī)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(shù)

根據(jù)大量的實驗，明確刃磨 PCD刀具的轉(zhuǎn)速比為2300 ～2500r/min ( 150ram砂輪 )，砂輪正方向轉(zhuǎn)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(shù)：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(chǎn)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(chǎn)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(fù)合材料(SIC)水磨石壓在砂輪磨削表面轉(zhuǎn)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(yīng)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(jìn)行后，用金鋼石研磨膏碾磨前面面。經(jīng)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(yīng)用規(guī)定。

(9)刀具的檢驗

刃磨進(jìn)行后 ，可在設(shè)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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