PCD刀具的發(fā)展 金剛石作為一種超硬刀具材料應用于切削加工已有數(shù)百年歷史。在刀具發(fā)展歷程中，從19世紀末到20世紀中期，刀具材料以高速鋼為主要代表;1927年德國首先研制出硬質(zhì)合金刀具材料并獲得廣泛應用;20世紀50年代，瑞典和美國分別合成出人造金剛石，切削刀具從此步入以超硬材料為代表的時期。20世紀70年代，人們利用高壓合成技術(shù)合成了聚晶金剛石(PCD)，解決了天然金剛石數(shù)量稀少、價格昂貴的問題，使金剛石刀具的應用范圍擴展到航空、航天、汽車、電子、石材等多個領(lǐng)域。
金剛石刀具具有硬度高、抗壓強度高、導熱性及耐磨性好等特性，可在高速切削中獲得很高的加工精度和加工效率。金剛石刀具的上述特性是由金剛石品體狀態(tài)決定的。在金剛石晶體中，碳原子的四個價電子按四面體結(jié)構(gòu)成鍵，每個碳原子與四個相鄰原子形成共價鍵，進而組成金剛石結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的結(jié)合力和方向性很強，從而使金剛石具有極高硬度。由于聚品金剛石(PCD)的結(jié)構(gòu)是取向不一的細晶粒金剛石燒結(jié)體，雖然加入了結(jié)合劑，其硬度及耐磨性仍低于單晶金剛石。但由于PCD燒結(jié)體表現(xiàn)為各向同性，因此不易沿單一解理面裂開。
2.PCD刀具切削性能
(1)PCD的硬度可達8000HV，為硬質(zhì)合金的80~120倍。
(2)PCD的導熱系數(shù)為700W/mK，為硬質(zhì)合金的1.5~9倍，甚至高于PCBN和銅，因此PCD刀具熱量傳遞迅速。
(3)PCD的摩擦系數(shù)一般僅為0.1~0.3(硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)為0.4~1)，因此PCD刀具可顯著減小切削力。
(4)PCD的熱膨脹系數(shù)僅為0.9x10-6~1.18x10-6℃，僅相當于硬質(zhì)合金的1/5，因此PCD刀具熱變形小，加工精度高。
(5)PCD刀具與有色金屬和非金屬材料間的親和力很小，在加工過程中切屑不易粘結(jié)在,尖上形成積屑瘤。
3.PCD刀具的應用 工業(yè)發(fā)達國家對PCD刀具的研究開展較早，其應用已比較成熟。自1953年首次合成人造金剛石以來，對PCD刀具切削性能的研究獲得了大量成果，PCD刀具的應用范圍及使用量迅速擴大。PCD刀具的應用范圍已由初期的車削加工向鉆削、銑削加工擴展。目前，PCD刀具的加工范圍已從傳統(tǒng)的金屬切削加工擴展到石材加工、木材加工、金屬基復合材料、玻璃、工程陶瓷等材料的加工。