金刚石刻刀

金刚石刻刀

金刚石刻刀成单晶金刚石材料（有天然和人造两种，天然单晶金刚石昂贵的部分被合成单晶金刚石所取代），合成聚晶金刚石（PCD）和合成聚晶钻石及碳化物复合刀片（PCD/CC）和CVD金刚石。

单晶金刚石

单晶金刚石刀具必须用于大颗粒（质量大于0.1g，大多数轨迹长度不小于3mm），主要用于表面粗糙度、几何形状、精度和尺寸精度，对精密和超精密加工应用领域的要求较高。

天然金刚石单晶金刚石是最耐磨的材料。其本身质地细腻，经精细研磨后，刃口半径钝边可小至0.008~0.005μm。但天然单晶金刚石是脆性的，其结晶各向异性、不同晶面或同一晶面在不同方向的硬度不同，在研磨和使用时必须选择合适的方向。由于使用条件恶劣，天然单晶金刚石资源有限，价格非常昂贵，所以他们使用PCD生产、PCD/CC和CVD金刚石凿子。天然单晶金刚石主要用于一些超精密加工有色金属或黄金首饰的生产。

人造单晶金刚石的尺寸、形状和性能具有良好的一致性，因为高温高压技术成熟，能够生产出一定尺寸的人造单晶金刚石，特别是在加工高磨损层状木材时，其性能优于PCD金刚石，不会造成过早的边缘钝化。

合成聚晶金刚石（PCD）和合成聚晶钻石和碳化物复合刀片（PCD/CC）

PCD是在高温（约1800℃）、高压（5~6MPa）下，使用钴等金属结合剂金刚石晶体会将大量粉尘带入多晶多晶材料中，虽然硬度略低于单晶金刚石，但它是随机取向金刚石颗粒的集合体，是各向同性的，当用作切削工具时，可以进行任何方向的刃磨，没有天然金刚石，必须选择最好的解理面作为前刀面。切割时，切割刃对意外损坏非常敏感，耐磨性也很强，可以长时间保持锋利的切割刃，可以非常高的切割速度和较大的切削量，切削加工（深蚀）寿命一般比WC基硬质合金刀具高10到500倍，而且由于PCD金属粘结剂具有导电性，使PCD易于切割成型，且原料来源丰富，价格仅是极少数天然金刚石中的一小部分，是传统WC基硬质合金刀具的高性能替代品。

为了提高PCD刀片的韧性和可焊性，采用硬质合金基体，在烧结或压制的PCD表层厚度为0.5～1mm，由金刚石复合刀片（PCD/CC）组成。PCD/CC焊接或机夹模式可用的生产工具。由于其良好的焊接性，再磨容易，成本低，因此得到了广泛的应用。因此，PCD和PCD/锐边和表面质量都不如CC单晶金刚石工具好，但其加工性能差，磨削比小，很难根据尖端的几何形状任意成形，还不能用可转位立铣刀和其他几何形状复杂的产品轻易制造出凹槽断裂。

CVD金刚石

CVD金刚石是一种在低压（<0.1MPa）下制备的高耐磨、无粘结剂的纯金刚石材料。CVD金刚石CVD薄膜涂层（CD）和CVD厚膜（TFD）有两种主要形式。

CD是一种使用CVD的（化学气相沉积）工艺，在硬质合金基底（通常是K合金）上沉积一层厚度约为10~30μm的薄膜，该薄膜由聚晶金刚石组成。

因为该矩阵很容易形成复杂的形状，所以它适用于几何形状复杂的工具，如攻丝、钻头、立铣刀和带可转位刀片的碎料器。市法院拥有国际工具CD刀具，如瑞典的Sandvik CD1810和美国Kennametal的KCD25，主要用于有色金属和非金属材料的高速精密加工，刀具寿命比无涂层硬质合金刀具增加了近十倍甚至几倍。但CD刀具适合加工金属复合材料，因为复合硬质颗粒在很短的时间内会被刀具表层涂层磨损，所以即使CD刀具的PCD刀具价格低于同类刀具，但由于材料与基体之间的金刚石膜附着力较小，从而限制了其广泛应用。