聚晶金剛石(PCD)刀具加工鋁制工件具有刀具壽命長、金屬切除率高等長處，其缺點是刀具代價騰貴，加人為本高。這一點在機器制造業已形成共叫。但比年來PCD刀具的成長與應用環境已產生了許多變化。如今的鋁質料在性能上已昔不如今，在加工種種新開辟的鋁合金質料(尤其是高硅含量復合質料)時，為了實現生產率及加工質量的最優化，務必認真選擇PCD刀具的牌號及多少參數，以合適差別的加工要求。PCD刀具的另一個變化是加人為本連續低落，在市場競爭壓力和刀具制造工藝改革的配相助用下，PCD刀具的代價已大幅降落50%以上。上述變化趨勢導致PCD刀具在鋁質料加工中的應用日益增長，而刀具的實用性則受到差別被加工質料的制約。

PCD刀具的根本特點
    具有極高硬度和奇特機器性能的PCD復合片是由金剛石顆粒和催化劑的稠濁物在高溫高壓下燒結而成，在合成進程中產生了金剛石顆粒共生物，并在金剛石顆粒之間創建起相連“橋”，從而得到具有催化劑島狀布局、雷同于團體金剛石的PCD質料。PCD質料的布局與PCBN(聚晶立方氮化硼)質料差別。在PCBN質猜中，CBN粒子之間并無實際粘結物；而PCD質猜中則存在共生物，金剛石顆粒之間議決晶格“橋”相互相連。 
    PCD刀具牌號因此金剛石顆粒的粒度舉行分類。根據制造商的準則，細顆粒、中等顆粒和粗顆粒PCD牌號所對應的金剛石粒度大抵分別為2μm、10μm和25μm。粗顆粒PCD牌號比細顆粒PCD牌號強度更高，耐磨性更好，在粗加工中具有更長的勞動壽命，但粗顆粒PCD刀具的切削刃難以到達細顆粒PCD刀具外貌的膩滑程度。因此，細顆粒PCD刀具可得到更好的加工外貌光潔度，但磨損速率較快。 
    PCD刀具的代價變化
    過往，代價騰貴一貫是影響用戶廣泛接納PCD刀具的一個重要障礙，但如今環境產生了很大變化。業界預計，在過往的兩三年中，PCD刀具的代價已降落了40%～60%。出現PCD刀具代價“跳水”的因為之一是市場供大于求。在20世紀90年代初，PCD刀具的成長勢頭開始超出枯燥的硬質合金刀具，在隨后的十年中，對PCD刀具的市場需求連續增長。但是，隨著PCD刀具制造技能的老練，其出售增長勢頭開始減緩，如今整個制造業的不景氣對PCD刀具市場也有肯定影響。別的，新進進PCD刀具制造業的競爭者也動搖了原有的市場代價體系。PCD刀具代價降落的另一個因為是刀具制造資本連續低落，刀具制造工藝(如用于金剛石毛坯粗加工的EDM工藝、切削刃精密加工工藝等)精益求精。別的，與十年前相比，加工PCD刀具用的金剛石砂輪質量顯然進步，資本則大大降落。 
    汽車制造業推動了PCD刀具成長
    美國汽車制造商為了迎合美國損耗者偏心寬大轎車的民俗，同時又要思考經濟不景氣的影響以及合適CAFE節能準則的要求，因此一貫在致力于進步汽車燃料的利用效果。美國航空業制造商也面對雷同的壓力。這就導致輕型質料(如塑料、復合質料、鋁合金質料等)在汽車、飛機制造上的應用大量增長。為了在裁減質料重量的同時增長其強度，人們在新式鋁合金質猜中加進了硅元素。硅鋁合金的重量與鋁合金雷同(或更輕)，但其硬度、強度和耐磨性顯然進步，同時還具有更好的熱擴張性能。在合金中增長硅元素的百分比含量取決于質料的利用性能與加工性能。鋁合金中的硅元素濃度到達完全飽和點時稱為共晶態；當鋁合金處于過共晶態(硅元素含量超出12.6%)時，硅元素將以固體粒子的式樣從鋁基體中析出；當鋁合金中的硅元素含量低于約12%時稱為亞共晶態，此時硅元素與鋁元素處于稠濁狀態而沒有析出物。過共晶態鋁合金具有最佳的耐磨性、剛性和抗疲倦強度，但其機器性能的改進意味著其切削加工性能的惡化。過共晶態鋁合金，尤其是T-6合金、議決熱處理的390合金(用于制造發動機活塞)等，難于切削加工的重要因為在于這種合金中所含的硬質硅顆粒(俗稱“石頭”)，只有采取具有鋒利切削刃的金剛石刀具才華舉行有效加工并得到精良的加工外貌質量。倘若PCD刀具的切削刃鈍化，切削時會將硅顆粒從基體中撕離，從而破壞加工外貌光潔度。硬度較軟的低硅鋁合金也并不肯定易于切削加工(尤其當工件外貌質量要求較高時)，加工此類合金時遇到的重要標題是卷屑不良和容易產生積屑瘤，影響加工外貌光潔度，特別是硅含量低于9%的粘性鋁合金，加工難度相當大。 
鋁金屬基復合質料是議決在鋁合金基體中增長陶瓷纖維(或微粉)制成，它可看作是過共晶態鋁合金質料的進一步成長。議決增長加強纖維，可在保留鋁合金原有精良性能的同時顯然改進復合質料的機器物理性能。鋁金屬基復合質料具有強度高、重量輕、熱穩固性和熱傳導性好的長處，但反過來看，質料得到的精良耐磨性因此其可加工性惡化為價格的。 
    PCD刀具的精確利用
    切削加工鋁合金質料時，硬質合金刀具的磨損壽命僅為PCD刀具的5%左右，且硬質合金刀具的粗加工切削速率約為120m/min，而PCD刀具縱然在粗加工高硅鋁合金時其切削速率也可到達約360m/min。刀具制造商保舉采取細顆粒(或中等顆粒)PCD牌號加工無硅和低硅鋁合金質料，采取粗顆粒PCD牌號加工高硅鋁合金質料。如銑削加工的工件外貌光潔度達不到要求，可采取晶粒尺寸較小的修光刀片對工件外貌舉行修光加工，以得到饜足的外貌光潔度。 
PCD刀具的精確應用是得到饜足加工結果的條件。雖然刀具失效的具體因為各不雷同，但通常是由于利用東西或利用要領不精確所致。用戶在訂購PCD刀具時，應精確控制刀具的實用范疇。比方，用PCD刀具加工玄色金屬工件(如不銹鋼)時，由于金剛石極易與鋼中的碳元素產生化學反響，將導致PCD刀具敏捷磨損，因此加工淬硬鋼的精確選擇應該是PCBN刀具。 
    平常來說，為了減小切削力，防備產生積屑瘤，PCD刀具應采取正切削角。但在加工高硅鋁合金時(尤其在用PCD刀具更換硬質合金刀具舉行加工時)，PCD刀具的后角最佳比原硬質合金刀具采取的后角(如25°)略微減小，以改進PCD刀具切削刃對高硅鋁合金的切削性能。PCD刀具的正前角也不宜過大，由于刀具前角越大，其切削刃強度越低，換句話說，PCD刀具的后角越小，切削刃的強度越高。為了在包管刀具為正切削角的條件下盡大概進步切削刃強度，美國    Mastertech Diamond Products公司將具有負前角的CNMX刀片焊接在PCD刀具刀尖部位并形成正切削角，如許，刀片的負前角既提供了較高的切削刃強度，又不會影響刀具的平常切削。制備PCD刀具切削刃時，不需對金剛石刀尖作過多工藝處理，對付PCD銑刀，可對切削刃舉行稍微刃磨，別的，使切削刃產生肯定的軸向傾角也有助于進步PCD刀具的切削性能。

PCD刀片的勝利應用不但僅取決于剛正選用刀具多少參數和切削參數(如PCD車刀常用的進給率范疇為0.13mm/r(精車)～0.38mm/r(粗車))，偶然還必要刀具提供商對刀具利用中遇到的標題提供辦理方案。比方，某大型汽車零件加工車間采取J&M金剛石東西公司提供的PCD刀片舉行銑槽加工，原來每片PCD金剛石刀片可加工1500個零件，但加工產生的切屑會毀傷零件外貌，為此，J&M公司發起用EDM(放電加工)工藝在金剛石刀片頂部加工一條徑向斷屑槽的辦理方案，并特意定制了50片刀片，從而有效辦理了這一標題。如今每片PCD刀片加工的零件數已由1500件進步到4300件。 
機床剛性與切削速率
    雖然金剛石具有極高的硬度，但其韌性不如硬質合金，更大大低于高速鋼，因此PCD刀具的重要失效式樣為崩刃。崩刃通常由加工中的振動引起，減小刀具懸伸量或主軸長度、進步機床本身的剛性均有助于減小振動。高剛性的加工機床是利用PCD刀具的必備條件，大多數加工車間都是在進步的CNCcnc機床上切削加工高硅鋁合金和鋁金屬基復合質料。 
    較高的切削速率也可起到保衛PCD刀具切削刃的目標。用PCD刀具舉行車削加工時，采取的切削速率應比用硬質合金刀具加工進步2～3倍，不然難以得到饜足的加工結果。 
    大多數切削加工所用的PCD刀具都是在硬質合金刀體上焊接一片PCD刀尖制成，因此焊接部位的團體性對付PCD刀具的加工壽命起著至關緊張的作用。過高的切削溫度大概引起焊料軟化，造成PCD刀尖脫落；過大的切削深度(超出PCD刀尖長度的60%)也大概對焊接部位造成打擊和破壞。倘若焊接部位的團體性出現標題，可議決低落切削速率和(或)減小切削深度來低落PCD刀尖處的溫度。 
PCD刀具可分為外貌加工刀具和孔加工刀具兩大類。PCD刀具對鋁合金質料舉行外貌加工時，通常不必要利用冷卻液；而舉行鉆孔或鏜孔等半關閉式加工時，則必要確保排屑順暢以及對切削刃的冷卻與潤滑。 
    刀具夾頭的剛性對付PCD刀具的利用也非常緊張。倘若刀具夾頭剛性不敷，利用再好的刀具也難以得到饜足的加工外貌光潔度。刀具制造商保舉PCD刀具用戶利用HSK刀柄(夾頭)，這種刀柄剛性高、夾緊可靠、扭矩轉達性能好，非常得當PCD刀具的高速切削。 
    PCD刀具技能的新成長
    為了饜足用戶對PCD刀具切削性能連續進步的要求，在競爭劇烈的PCD刀具市場占據更大份額，刀具制造商正連續對PCD刀具技能舉行改革與進步。 
美國Diamond Abrasive公司議決優化PCD燒結工藝，促使金剛石顆粒之間天生的共生物增大，從而進步了粗顆粒PCD刀具的耐磨性。該公司開辟的CTH025牌號的耐磨性比同類別粗顆粒PCD牌號進步了25%~30%，該牌號被計劃用于切削具有高耐磨性的鋁金屬基復合質料(MMC)。Diamond Abrasive公司還推出了一種稱為“multimodal”的新式PCD牌號，這種牌號原來是為對刀具韌性要求極高的采礦業開辟的，其特點是每片刀片質猜中都散布著種種差別粒度尺寸的金剛石顆粒，比方，multimodal牌號CTM302的質猜中包括了粒度尺寸從2μm到30μm的金剛石顆粒。這種由大、小粒度稠濁構成的刀具切削刃性能相當于金剛石粒度為10μm的刀片性能，而刀具的壽命則超出了僅由大略粗顆粒金剛石制成的PCD刀具。 
    幾年前，美國Sumitomo Electric Carbide公司曾推出一種稱為DA2200的亞微細粒度(0.5μm)的PCD牌號，該牌號的PCD刀具可加工出極高的工件外貌光潔度，且具有險些可與硬質合金媲美的高強度。為了應對邇來PCD刀具大幅貶價的壓力，該公司又開辟了代價較低的DA2200牌號刀具以更換代價較貴的原型刀具。由于采取了進步的PCD燒結工藝，從而可制備出PCD金剛石層厚度僅為準則厚度1/3的DA2200復合片，用這種復合片制造的刀具與金剛石層較厚的PCD刀具強度雷同，但所損耗的金剛石質料以及刀坯磨削工序中的質料往除量顯然裁減，從而低落了刀具的制造資本。

    邇來，采取PCD刀尖的多作用旋轉刀具的開辟與應用日漸增長。這種刀具可在一次走刀中完成鉆孔、擴孔、倒角、精修等多道孔加工工序，用于汽車制造業可有效低落加人為本，如一把多作用PCD刀具在必要重磨前可加工多達幾千件汽車傳動箱零件。 
    ClappDiCO公司新開辟了一種不需重磨的超速(Super Speed)PCD銑刀。該銑刀上裝夾了多個不需重磨的小刀尖PCD刀片，刀片上的斷屑槽可實現對切屑的有效控制；銑刀刀體采取輕型不銹鋼制造，可禁止耐磨鋁合金切屑和冷卻/沖洗液對刀體的侵害。該銑刀上還集成了一個由凸輪驅動的軸向調理裝置，可對PCD刀片的軸向尺寸舉行準確微調，并實現了刀具硬件布局的最小化。 
隨著PCD刀具切削性能的連續進步和PCD刀具代價的連續降落，PCD刀具對付寬大用戶具有了亙古未有的吸引力，這將有力推動PCD刀具的遍及應用以及PCD刀具技能更快地向前成長。