用PCD金刚石刀具应用介绍及刃磨工艺

长相有问题

聚晶金刚石（polycrystalline diamond，PCD）是指将金刚石微粉（粒度为微米级）与少量的金属粉末（如Co）混合并在高温（1400℃）、高压下烧结而成的聚晶体，具有硬度高（硬度可达8000HV，为硬质合金的80～120倍）、抗压强度高、导热性好（导热系数700 W/mk，为硬质合金的1.5～9倍）、耐磨性好等特性[1-2]。通常可将厚度为0.4～0.6 mm的聚晶金刚石层在高温、高压下牢固地和硬质合金衬底结合成一种超硬复合材料，如PCD复合片，该材料既具备了PCD的高硬度、高耐磨性，又兼有硬质合金的良好强度和韧性。PCD复合片具备了应用在切削刀具上的可能性，而使用最广泛的PCD复合片刀具是金刚石刀具，后者可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率，被大量应用于汽车、航空航天、木工等行业领域。

木地板中的强化复合木地板，学名为浸渍纸层压木地板（laminate wood flooring），有四层结构，其中耐磨层的材料主要为三氧化二铝（Al2O3）和三聚氰胺，而Al2O3的硬度（莫氏硬度9）仅次于立方氮化硼（CBN）和金刚石（PCD），目前只能用金刚石刀具来加工。在强化复合木地板生产流程中，有两道工序需进行金刚石刀具（盘式刀具）切削加工：一是大板分片，二是企口（有平口和锁扣两种廓形），都需用PCD金刚石刀具进行预切、倒角、精修、锁扣、成形等加工。

用PCD金刚石刀具进行加工和修磨主要采用树脂结合剂金刚石砂轮和电火花放电（成形、线切割）进行磨削的工艺方法。由于金刚石砂轮磨料与PCD之间的磨削是两种硬度相近的材料间的相互作用[3]，金刚石砂轮消耗较大、加工成本高，而电火花放电磨削技术几乎不受工件硬度的影响，故采用电火花放电磨削PCD刀具优势较大[3]，尤其是复杂形状PCD刀具（如木工刀具）的磨削对此类磨削工艺需求巨大。然而，针对复杂形状PCD刀具（如木工PCD成形刀具），无论是金刚石砂轮或电火花放电（成形）磨削都存在金刚石砂轮和电极轮制作难的问题，其复杂的磨削运动轨迹会对刀具刃口的形状精度控制造成影响；若金刚石砂轮或电火花放电电极轮的直径过大，会干涉PCD盘状刀具的刀齿且加工效率不高；若用直径0.07～0.3 mm的电极丝对复杂形状PCD刀具进行放电切割磨削，则可获得较高形状精度的刀具刃口，且不受加工余量影响，加工效率高、成本低。但目前用于PCD刀具加工的放电线切割磨削设备主要来自德国Vollmer，设备结构复杂、价格高、耗材成本高，国内大部分木地板行业的PCD刀具加工企业和修磨点没有足够实力购买和使用其设备。

摘自：木工聚晶金刚石刀具高效加工设备及工艺

邓杰军， 侯磊， 张宝华