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；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層厚度從毫米級到微米級；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、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，刀片的重磨也主要由原刀具生產(chǎn)廠家來完成。不僅刀具價(jià)格高，交貨期長，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了很大困難。 

    國內(nèi)外學(xué)者針對PCD材料的高硬度和高耐磨性所帶來的加工難題進(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)械作用是通過金剛石砂輪磨粒對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、非金屬材料配對摩擦的磨損量僅為硬質(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。