磨削比的PCD的磨削特点与技术 聚晶金刚石（PCD）的刀具刃磨技术和磨削有什么特点？

随着现代科学技术的高速发展，由聚晶金刚石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN）等超硬材料制成的刀具品种越来越丰富，其性能也得到不断发展和提高。刀片磨料粒径从数十微米、几微米到纳米级；金刚石、立方氮化硼的含量分为低含量、中等含量和高含量；结合剂既有金属、非金属也有混合材料；PCD层厚度从毫米级到微米级；PCD层与硬质合金衬底的结合方式有平面、波纹面；PCD层有高耐磨、高韧性、高耐热等不同特性。目前PCD、PCBN刀具的应用范围扩大到汽车、航天航空、精密机械、家电、木材、电子电气等行业，用于制作车刀、镗刀、铣刀和钻头、铰刀、锪刀、锯刀、镂刀、剃刀等。
尽管PCD、PCBN刀具发展如此之快，但因其高硬度导致的刀具刃磨困难一直困扰着大多数用户，刀片的重磨也主要由原刀具生产厂家来完成。不仅刀具价格高，交货期长，而且占用企业流动资金。因此，很有必要认真研究PCD的磨削特点及PCD刀具的刃磨技术。 PCD切削刀具的生产工艺流程一般包括抛光、切割、固接、刃磨、质检等。PCD超硬材料毛坯直径通常有1/2、1、2、3、4英寸，其表面一般较粗糙（Ra2－10μm），不能直接用于制作刀具，需经研磨抛光使其表面达到镜面（Ra≤0.01μm），然后通过激光切割或电火花线切割加工成一定几何形状和尺寸要求的刀片，再进一步对刀片和基体待固接面进行机械和化学处理，然后采用银基硬钎焊将刀片固接于基体上，最后经金刚石砂轮刃磨。
PCD切削刀具制造技术的关键之一是切削刃的刃磨质量。优质刀头材料缺乏理想的刃磨工艺和技术将会造成资源浪费，采用好的刃磨工艺则会提升刀具的产品质量，降低刀具使用成本。 PCD是由特殊处理的金刚石与少量粘结剂在高温超高压下烧结而成。无序排列的金刚石晶粒使PCD具有均匀的、极高的硬度和耐磨性。PCD可用于切削刀具、砂轮修整、地质钻探、量具测头、拉丝摸具、喷砂摸具等。但是PCD的高硬度和高耐磨性也给其加工带来了很大困难。
国内外学者针对PCD材料的高硬度和高耐磨性所带来的加工难题进行了大量的研究和试验，其中包括电火花加工、超声波加工、电化学加工、激光加工等，并取得了一定效果。但综合分析发现，这些加工技术目前多适用于PCD材料的粗加工场合。要想获得好的PCD切削刃口质量，最理想的加工方法仍是用金刚石砂轮磨削或研磨。
PCD的磨削加工主要是机械和热化学两方面混合作用的结果。机械作用是通过金刚石砂轮磨粒对PCD材料的不断冲击而形成的金刚石的微破碎、磨损、脱落或解理；热化学作用则是金刚石砂轮磨削PCD形成的高温使金刚石发生氧化或石墨化。二者混合作用的结果致使PCD材料被去除。其磨削加工特点主要为：
⑴磨削力很大
金刚石是已知矿物中硬度最高的物质，与各种金属、非金属材料配对摩擦的磨损量仅为硬质合金的1/50－1/800；PCD的硬度（HV）为80－120KN/mm2，仅次于单晶金刚石，远高于硬质合金。采用金刚石砂轮磨削PCD时，起始切削强度很高，约为硬质合金（0.4MPa）的10倍以上；比磨削能达1.2×104－1.4×105J/mm3；因此磨削力远高于磨削硬质合金。
⑵磨削比很小
由于PCD的硬度和耐磨性很高（相对耐磨性为硬质合金的16－199倍），磨削PCD时其磨削比仅为0.005－0.033，约为硬质合金的1/1000－1/100000；磨削效率仅0.4－4.8mm3/min。因此，为了保证切削刀具的刃口质量和去除量，磨削时间很长、加工效率很低。此外，当PCD的硬度、含量、粒度不同时，其磨削时间也相差悬殊。
⑶粒度影响很大
PCD材料用于切削刀具按粒度主要分为三类：粗粒度（20－50μm）、中粒度（10μm左右）和细粒度（－5μm），其磨削力、磨削比相差几倍至数十倍。粗粒度PCD磨削比最高，磨削也最困难，且磨削后刃口锯齿状最严重、质量最差，但耐磨性最强；细粒度PCD磨削比相对最低，磨削较易、磨削后刃口质量最好。 基于PCD的上述磨削特点，用金刚石砂轮磨削加工PCD时对刃磨设备的要求比一般工具磨床高得多。主要有：
⑴机床具有良好的工艺系统刚性
由于PCD材料硬度很高，因此磨床必须有较高的抗变形能力，特别是主轴系统和刀具装夹系统。PCD切削刀具刃磨时磨削力一般达100－500N。因此要求机床的轴径大、轴承的轴向刚性和强度要高。
⑵机床具有行程可调和速度可调的短程摆动机构
PCD磨削比极低，PCD的磨削加工机理主要是通过金刚石砂轮对PCD材料的不断冲击而形成的微破碎、磨损、脱落、解理等机械作用和氧化、石墨化热化学作用混合的结果。因此采用短程摆动机构有利于提高磨削效率，改善刀具刃口质量。一般摆动距离0－50mm，摆动速度20－60次/分。
⑶机床的刀夹具有高精度回转功能和在线检测装置
由于PCD材料硬脆而耐磨，通常将其刀尖设计为圆弧状，以减小刀具和工件相对振动的幅值。为了实现刀尖圆弧的加工，机床的刀夹应具有高精度回转功能和刀尖圆弧半径尺寸与质量在线检测装置。这样可避免多次装夹带来的定位误差，同时可成倍提高加工效率。 ⒌1 刃磨工艺的选择
切削刀具刃磨的目的之一是获取性价比高的切削刃口质量，而质量好坏的关键在于刃磨砂轮粒度的选择。砂轮粒度越细，切削刃崩口越小，而磨削效率越低。为此可根据刀具切削刃的精度、用途（见表1）或其失效程度（见表2），将PCD切削刀具刃磨工艺分为粗、精、细三个加工阶段。根据具体情况制订合理刃磨工艺可大幅度提高加工效率。
粗加工对刃口要求不高，可选电加工或磨削加工。电加工效率高，宜用于加工复杂刀具，如印刷电路板用钻头、切削强化木地板用成型铣刀等。磨削加工时可选粗粒度砂轮，刃磨时接触面积大、磨削力高（300－400N），可快速去除多余的加工余量；细加工时选用细粒度砂轮，刃磨时接触面积小、磨削力低（100－200N）、磨削发热量少，但材料去除率低。此阶段主要是通过研磨和抛光，进一步改善切削刃口质量。精加工居于二者之中。
⒌2 刃磨工艺要点
⑴主轴精度要好，一般砂轮端面跳动应≤0.02mm。砂轮端面跳动过大，磨削时砂轮断续冲击切削刃，容易使切削刃发生崩口，难以获得高精度切削刃。
⑵砂轮应具有良好的动平衡。砂轮的不平衡将导致机床的振动，进而影响被加工刀具的刃口质量和加工精度。
⑶刃磨砂轮应优先选用陶瓷结合剂金刚石砂轮。因为在磨削过程中陶瓷结合剂易发生微裂使磨粒得到更新自锐，使磨削过程平稳，有利于提高加工表面的精度和效率；次之可选耐热性较高的树脂结合剂金刚石砂轮。
⑷适时注意砂轮开刃，且开刃油石粒度要合适。用金刚石砂轮加工PCD刀具时，砂轮会发生堵塞、钝化、高温和快速磨损，导致加工速度降低和振纹、噪音、烧伤的产生。通常选择比所用砂轮粒度细1－2号的软碳化硅油石作为开刃油石。
⑸因金刚石易与铁系合金发生化学扩散，加速砂轮磨损，因此应尽可能避免同时磨削金属与PCD。
⑹砂轮回转方向务必从刀具前刀面向后刀面回转。从磨削时PCD 刀具切削刃的受力可知，当砂轮从刀具前刀面向后刀面回转时，其磨削力（切向与法向力之和）作用于切削刃向内，即刀具受压应力，不易崩刀；反之则为拉应力，切削刃易崩口。若因刀具结构原因必须反转刃磨时，则选用树脂结合剂砂轮优于金属和陶瓷结合剂砂轮。
⑺为了保证切削刃质量同时提高刃磨效率，可将刀具的后角分为大后角和小后角。用粗粒度砂轮先磨大后角，因接触面大磨削力大，刃磨效率高；然后用细粒度砂轮刃磨小后角，将小后角的刃带宽度控制在0.1－0.3mm左右，接触面小刃磨质量好。
⑻尽可能在一次装夹中完成对刀具切削刃的加工。
⑼PCD刃磨冷却液应优选水基磨削液。由于PCD材料硬度高且耐热性差，水基磨削液冷却效果优于油基磨削液，可提高加工效率和刃口质量。另外磨削过程中冷却要充分，不能断流，避免因磨削液量小或断续供给造成金刚石（砂轮、刀具）的大量消耗（氧化、石墨化）和刀具的刃口破损。

性能不同。CBN主要加工黑色高硬度金属，比如焠硬刚和铸钢（铁），可以耐高温（1000度以上），硬度始终在8000HV，是提高生产效率和加工难加工材料的较好刀具材料。 PCD主要是加工有色金属等非黑色金属的，能够刃磨出很锋利的刃口，得到较好的加工表面，一般可以达到0.2的光洁度。 CBN刀具的主要加工对象是铸铁和淬火钢。应用行业也主要在汽车发动机和轴承行业。 CBN刀具相比PCD刀具，比较容易加工，而且，随着汽车行业节能的推广，汽车发动机采用铝合金基体的车也越来越多，所以，CBN在汽车发动机铣削方面被PCD刀片侵占了不少。当然，随着CBN刀具成本的下降，在汽车刹车盘领域，CBN车刀片也取代了传统硬质合金车刀片的份额。应该来说，随着CBN材料牌号越来越多，这传统硬材料车削和磨削领域，CBN刀具的份额还会保持上升的趋势。 拓展资料 PCD刀具就是聚晶金刚石刀具，PCBN刀具就是聚晶立方氮化硼刀具，都是人工合成的聚晶产品。 PCD刀具主要用于有色金属及其合金、复合材料、人造板材、石墨及碳纤维、非金属材料等难加工材料的加工。PCBN刀具主要用于黑色金属例如铁、钢、铸铁、淬火钢等效果好。

磨削比是指砂轮的切削效率, 砂轮损耗量越少(含被整修量), 工件被切削的越多, 则磨削比越高, 也代表著此砂轮性能越好. 磨削比英文为 "GRINGING RATIO", 计算方式为 砂轮损耗体积/工件移除体积. 至於磨削比的高低标准数据因砂轮各类结合剂(陶瓷.树脂.橡胶.苦菱土------)不同其损耗速度亦有所异, 另再加上磨料等级.粒度粗细.结合度软硬.组织松密.各类结合剂等参数才能比较出较正确的磨削比.

15880447761：什么是PCD刀片
苏夏答：为在精加工非铁金属尤其是铝材料时有效控制切屑，国外开发出一种带有断屑器的PCD刀片。这种刀片是具有整体PCD切削刃的硬质合金基体刀片。硬质合金断屑器被直接焊在基体上，因此消除了金刚石和断屑器之间的缝隙，可避免切屑堵塞。该刀片圆周切削速度为250m/min，进给量为0.25mm/min。

15880447761：磨削比的磨削及摩擦性能学术论
苏夏答：磨削加工表面质量的影响，我们调整了磨削液中油性剂、极压剂的含量和配比，制备出不同PB、PD值的试液，在专用试验台上进行磨削力、砂轮最大堵塞值、磨削效率及加工粗糙度的考察；通过磨床加工零件的实地检测，确认了PB、PD值与磨削工艺效果的关系。

15880447761：pcd是什么刀具?
苏夏答：PCD刀具材料的主要性能指标：①PCD的硬度可达8000HV，为硬质合金的80～120倍；②PCD的导热系数为700W/mK，为硬质合金的1.5～9倍，甚至高于PCBN和铜，因此PCD刀具热量传递迅速；③PCD的摩擦系数一般仅为0.1～0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4～1），因此PCD刀具可显著减小切削力；④PCD的热膨胀系数仅...

15880447761：PCD车刀与CBN车刀各有什么特点?
苏夏答：金刚石“PCD”专业用于铜、铝合金、硬质合金、石墨、陶瓷及高硬耐磨材料的精加工。具有使用寿命长、生产效率高、加工表面光洁度高，加工精度高等特点。比硬质合金及天然金刚石刀具加工效率高而成本低，广泛应用于汽车、柴油机、摩托车、航天航空、家电、仪器精密机械等行业。聚晶立方氮化硼PCBN刀具：CBN超硬...

15880447761：磨削PCD刀具用什么砂轮?
苏夏答：1、氧化铝砂轮。氧化铝砂轮多呈白色，其砂粒韧性好，比较锋利，但硬度稍低（指磨粒容易从砂轮上脱落）。适于刃磨高速钢车刀和硬质合金的刀柄部分。氧化铝砂轮也称刚玉砂轮。2、碳化硅砂轮。碳化硅砂轮多呈绿色，其砂粒硬度高，切削性能好，但较脆。砂轮的粗细以粒度表示。GB/T 2481.1-1998、GB/T 2481....

15880447761：磨PCD刀具用什么砂轮
苏夏答：使用陶瓷结合剂金刚石砂轮比较好，陶瓷金刚石砂轮在制做过程中可以进行硬度和气孔上的调整，有利于磨削性能的提高，通过合理配比及生产控制，不会产生变形，这一点也是使用该砂轮加工精度高的原因。弘元超硬材料砂轮的特点：陶瓷结合剂金刚石砂轮有高强度，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易...

15880447761：PCD是什材料,其硬度是多少?能加工那些金属材料?
苏夏答：1.难加工有色金属材料的加工：用普通刀具加工难加工有色金属材料时，往往产生刀具易磨损、加工效率低等缺陷，而PCD刀具则可表现出良好的加工性能。如用PCD刀具可有效加工新型发动机活塞材料——过共晶硅铝合金（对该材料加工机理的研究已取得突破）。2.难加工非金属材料的加工：PCD刀具非常适合对石材、硬质...

15880447761：PCD刀具的特点及价格?
苏夏答：PCD）刀具，具有硬度高、抗压强度高、良好导热性、耐磨性、寿命长等特点，适合加工有色金属和非金属材料时，在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。PCD刀具价格不同的厂家价格不同，规格不同价格不同，一般来说定做的回比较贵一点，PCD刀具从几十到上千多的价格都有，具体看规格以及加工需求。

15880447761：pcd刀具和cbn刀具有什么不同?
苏夏答：PCD主要是加工有色金属等非黑色金属的，能够刃磨出很锋利的刃口，得到较好的加工表面，一般可以达到0.2的光洁度。CBN刀具的主要加工对象是铸铁和淬火钢。应用行业也主要在汽车发动机和轴承行业。CBN刀具相比PCD刀具，比较容易加工，而且，随着汽车行业节能的推广，汽车发动机采用铝合金基体的车也越来越多，...

15880447761：提高PCD刀具的刃磨质量有哪些方法
苏夏答：二、砂轮的选择与修整 1、粒度选择 砂轮粒度越小，表面修磨得越平整，磨削所得表面粗糙度越低。但一般在满足刀具刃口加工质量要求的前提下，应尽量选择粗粒度砂轮，这样既可以保证加工质量，又可以提高加工效率。对于PCD刀具的磨削加工选用一种粒度的砂轮是很难达到满意效果，一般要选用2—3种不同粒度...