PDC復(fù)合刀具材料是由0.5~0.7mm厚的聚晶金剛石層在高溫高壓下使其牢固地和硬質(zhì)合金襯底結(jié)合的一種超硬復(fù)合材料。

       作為刀具切削刃的聚晶金剛石(PCD)層，其本身具備著高硬度和高耐磨性、高熱硬性；作為起支撐作用的硬質(zhì)合金村底，它本身具有較高的強(qiáng)度，一定的抗沖擊韌性和導(dǎo)熱性，熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，因此以這種復(fù)合超硬材料作為刀具材料具有以下優(yōu)點(diǎn):

       1、提高刀具的耐用度

       2、提高被加工工件的加工質(zhì)量

       3、能切削高硬度工件

       4、能加工特種有色金屬

       5、具有較好的經(jīng)濟(jì)性

       用它制成的刀具在切削加工應(yīng)用中，其切削效果遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金、陶瓷、甚至天然單晶金剛石刀具，其加工經(jīng)濟(jì)性也愈來愈受到用戶的歡迎。但是在實(shí)際應(yīng)用中能否發(fā)揮其材料本身的優(yōu)越性，還要看其刀具的加工水平，刀具幾何角度選擇的合理性及正確的使用方法，只有掌握了刀具制造及使用技術(shù)，才能更好地解決切削加工中的難題。 

       · 以下簡單介紹一下PDC 刀具的制造過程：

       PDC刀具的制造過程見下圖。

       1、 PDC復(fù)合刀具材料的制造

       由天然或人工合成的金剛石粉末與結(jié)合劑(其中含鈷，鎳等金屬)按一定比例在高溫(1000~2000℃)高壓(5~10GPa)下燒結(jié)在硬質(zhì)合金基體上而成。在燒結(jié)過程中，金剛石晶體以共價鍵形式形成D-D結(jié)合的骨架結(jié)構(gòu)，以Fe、Co、Ni、TiC、SiC等為主要成分的結(jié)合劑鑲嵌于金剛石D-D結(jié)合骨架結(jié)構(gòu)的問隙。通常PDC復(fù)合片制成固定直徑和厚度的圓盤，還需對燒結(jié)成的PDC復(fù)合片進(jìn)行研磨拋光處理及其他相應(yīng)的物理、化學(xué)處理。

       2、 PDC刀片的加工

       PDC刀片的加工主要包括PDC復(fù)合片的切割、刀片的焊接、刀片刃磨等步驟。將PDC復(fù)合片切割成各種形狀的刀片釬焊在刀桿上；然后開刃和刃磨刀尖圓弧。其中PDC刀具的前面均要求采用研磨拋光方法，將PDC表面研磨成鏡面(Ra≤50mm)，以保證盡量減少積屑瘤的生成并能使切屑順利排出。一般情況下，PDC刀具材料或切割的標(biāo)準(zhǔn)刀片其聚晶金剛石層已經(jīng)研磨成拋光面，因此PDC刀具制造時一般前面不再研磨拋光處理。

       (1) PDC復(fù)合片的切割

        由于PDC復(fù)合片具有很高的硬度和耐磨性，因此必須采用特殊的加工工藝。目前，加工PDC復(fù)合片主要采用電火花線切割加工，激光加工、超聲波加工、高壓水射流等幾種加工工藝方法。在上述加工方法中，電火花加工效果較佳，PCD層中金屬結(jié)合劑的存在使電火花加工復(fù)合片成為可能。在有工作液的條件下，利用脈沖電壓使靠近電極金屬處的工作液形成放電通道，并在局部產(chǎn)生放電火花，瞬間高溫可以使聚晶金剛石熔化、脫落，從而切割成所要求的三角形、長方形或正方形的刀頭毛坯。電火花加工PDC復(fù)合片的效率及表面質(zhì)量受到切削速度、PCD層粒度、PCD層厚和電極質(zhì)量等因素的影響，其中切削速度的合理選擇十分關(guān)鍵。試驗(yàn)表明，增大切削速度會降低加工表面質(zhì)量，而切削速度過低則會產(chǎn)生“拱絲”現(xiàn)象，并降低切割效率。增加PCD層厚度也會降低切割速度。

       (2) PDC刀片的焊接

       PDC復(fù)合片與刀體的結(jié)合方式除了采用機(jī)械夾固和粘結(jié)方法外，大多是通過釬焊的方式將PDC復(fù)合片壓制在硬質(zhì)合金基體上。焊接的方法主要有激光焊接、真空釬焊、高頻感應(yīng)釬焊等。目前投資少成本低的高頻感應(yīng)加熱釬焊在PDC刀片焊接中得到廣泛應(yīng)用。在刀片焊接過程中，焊接溫度、焊劑和焊接合金的選擇將直接影響焊接后刀具的性能。在焊接過程中，焊接溫度的控制十分重要。

       由于PDC材料本身的耐熱性較差，焊接溫度不宜超過700℃，時間不宜過長，但又必須要達(dá)到一定的焊接強(qiáng)度。PDC刀坯材料本身的價格較貴，從成本角度考慮，應(yīng)盡可能減小刀坯材料，過小的刀坯就要求其焊接強(qiáng)度更高。大部分刀坯有效焊接面積均在10mm2以下，因此焊接強(qiáng)度必須保證在120MPa(剪切強(qiáng)度)以上。實(shí)踐證明焊料中的含銀量不宜低于40%，才能同時滿足低溫和高強(qiáng)度這兩方面的要求。焊接前的表面應(yīng)經(jīng)超聲波或其他凈化處理，并進(jìn)行仔細(xì)的清洗以去除表面油污、氧化等影響焊接強(qiáng)度的雜質(zhì)。焊接后要謹(jǐn)慎地緩慢冷卻，以減小PDC因熱應(yīng)力過大而造成分層。國外高頻焊接多采用自動焊接工藝，焊接效率高、質(zhì)量好、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn);國內(nèi)則多采用手工焊接，生產(chǎn)效率較低，質(zhì)量也不夠理想。

       (3) PDC刀片的刃磨

       聚晶金剛石的高硬度使其材料去除率極低(甚至只有硬質(zhì)合金去除率的萬分之一)。目前，PDC刀具的刃磨工藝主要采用樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪進(jìn)行磨削。由于砂輪磨料與PCD層之間的磨削是兩種硬度相近的材料間的相互作用，因此其磨削規(guī)律比較復(fù)雜。對于粗粒度、低轉(zhuǎn)速砂輪，采用水溶性冷卻液可提高PCD層的磨削效率和磨削精度。

       砂輪結(jié)合劑的選擇應(yīng)視磨床類型和加工條件而定。由于電火花磨削技術(shù)(EDG) 幾乎不受磨削工件硬度的影響，因此采用EDG技術(shù)磨削PDC有較大的優(yōu)勢。某些復(fù)雜形狀PDC刀具(如木工刀具)的磨削也對這種靈活的磨削工藝具有巨大需求。隨著電火花磨削技術(shù)的不斷發(fā)展，EDG技術(shù)將成為PDC磨削的一個主要發(fā)展方向。同PDC的磨削拋光工藝一樣，PDC刀具的刃磨技術(shù)也可采用上述兩種技術(shù)工藝的組合，即先采用電火花刃磨(EDG), 然后采用樹脂結(jié)合劑刃磨。值得注意的是PDC刀具的最終刃磨是在專用的金剛石砂輪工具磨床上進(jìn)行的。

           參考文獻(xiàn)：《PDC超硬復(fù)合刀具材料及其應(yīng)用》鄧福銘，陳啟武著