1 引言  

    隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，由聚晶金剛石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN）等超硬材料制成的刀具品種越來(lái)越豐富，其性能也得到不斷發(fā)展和提高。刀片磨料粒徑從數(shù)十微米、幾微米到納米級(jí)；金剛石、立方氮化硼的含量分為低含量、中等含量和高含量；結(jié)合劑既有金屬、非金屬也有混合材料；PCD層厚度從毫米級(jí)到微米級(jí)；PCD層與硬質(zhì)合金襯底的結(jié)合方式有平面、波紋面；PCD層有高耐磨、高韌性、高耐熱等不同特性。目前PCD、PCBN刀具的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到汽車(chē)、航天航空、精密機(jī)械、家電、木材、電子電氣等行業(yè)，用于制作車(chē)刀、鏜刀、銑刀和鉆頭、鉸刀、锪刀、鋸刀、鏤刀、剃刀等。 

    盡管PCD、PCBN刀具發(fā)展如此之快，但因其高硬度導(dǎo)致的刀具刃磨困難一直困擾著大多數(shù)用戶(hù)，刀片的重磨也主要由原刀具生產(chǎn)廠家來(lái)完成。不僅刀具價(jià)格高，交貨期長(zhǎng)，而且占用企業(yè)流動(dòng)資金。因此，很有必要認(rèn)真研究PCD的磨削特點(diǎn)及PCD刀具的刃磨技術(shù)。 

2 PCD刀具的制造工藝 

    PCD切削刀具的生產(chǎn)工藝流程一般包括拋光、切割、固接、刃磨、質(zhì)檢等。PCD超硬材料毛坯直徑通常有1/2、1、2、3、4英寸，其表面一般較粗糙（Ra2～10μm），不能直接用于制作刀具，需經(jīng)研磨拋光使其表面達(dá)到鏡面（Ra≤0.01μm），然后通過(guò)激光切割或電火花線切割加工成一定幾何形狀和尺寸要求的刀片，再進(jìn)一步對(duì)刀片和基體待固接面進(jìn)行機(jī)械和化學(xué)處理，然后采用銀基硬釬焊將刀片固接于基體上，最后經(jīng)金剛石砂輪刃磨。 

    PCD切削刀具制造技術(shù)的關(guān)鍵之一是切削刃的刃磨質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)刀頭材料缺乏理想的刃磨工藝和技術(shù)將會(huì)造成資源浪費(fèi)，采用好的刃磨工藝則會(huì)提升刀具的產(chǎn)品質(zhì)量，降低刀具使用成本。 

3 PCD材料的磨削加工特點(diǎn) 

    PCD是由特殊處理的金剛石與少量粘結(jié)劑在高溫超高壓下燒結(jié)而成。無(wú)序排列的金剛石晶粒使PCD具有均勻的、極高的硬度和耐磨性。PCD可用于切削刀具、砂輪修整、地質(zhì)鉆探、量具測(cè)頭、拉絲摸具、噴砂摸具等。但是PCD的高硬度和高耐磨性也給其加工帶來(lái)了很大困難。 

    國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)PCD材料的高硬度和高耐磨性所帶來(lái)的加工難題進(jìn)行了大量的研究和試驗(yàn)，其中包括電火花加工、超聲波加工、電化學(xué)加工、激光加工等，并取得了一定效果。但綜合分析發(fā)現(xiàn)，這些加工技術(shù)目前多適用于PCD材料的粗加工場(chǎng)合。要想獲得好的PCD切削刃口質(zhì)量，最理想的加工方法仍是用金剛石砂輪磨削或研磨。 

    PCD的磨削加工主要是機(jī)械和熱化學(xué)兩方面混合作用的結(jié)果。機(jī)械作用是通過(guò)金剛石砂輪磨粒對(duì)PCD材料的不斷沖擊而形成的金剛石的微破碎、磨損、脫落或解理；熱化學(xué)作用則是金剛石砂輪磨削PCD形成的高溫使金剛石發(fā)生氧化或石墨化。二者混合作用的結(jié)果致使PCD材料被去除。其磨削加工特點(diǎn)主要為： 

（1）磨削力很大 

    金剛石是已知礦物中硬度最高的物質(zhì)，與各種金屬、非金屬材料配對(duì)摩擦的磨損量?jī)H為硬質(zhì)合金的1/50～1/800；PCD的硬度（HV）為80～120KN/mm2，僅次于單晶金剛石，遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金。采用金剛石砂輪磨削PCD時(shí)，起始切削強(qiáng)度很高，約為硬質(zhì)合金（0.4MPa）的10倍以上；比磨削能達(dá)1.2×104～1.4×105J/mm3；因此磨削力遠(yuǎn)高于磨削硬質(zhì)合金。