我們都知道鉆石是世界上最硬的物質(zhì),，作為切削工具也是非常理想的材料,，因此，它的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,。目前超硬材料刀具主要包括單晶金剛石刀具,、聚晶金剛石刀具、CVD金剛石刀具,、聚晶立方氮化硼刀具(PCBN)刀具等,。作為超硬材料加工的理想刀具，還可取代普通刀具,，實(shí)現(xiàn)高速,、高效率加工，并能一次完成粗,、精加工,。因此，在機(jī)械加工中,，如何選擇超硬材料加工刀具,？

超硬料刀具完全適合于高速、高精度,、自動(dòng)化加工,。特別適合于成形、仿形,、尺寸的精密研磨,，并能顯著地提高磨削質(zhì)量，提高磨削效率,，從而提高磨削質(zhì)量,，從而獲得數(shù)十倍甚至幾十倍的磨削?？捎行У胤乐构ぜ砻孀苽?、微裂、缺口,、變質(zhì)層過(guò)深等缺陷,，提高工作效率，降低消耗及磨削成本。本發(fā)明具有高效率,、低消耗,、適應(yīng)能力強(qiáng)、生產(chǎn)周期短?，F(xiàn)廣泛應(yīng)用于汽車(chē),、摩托車(chē)、航空,、礦山,、電子、玻璃工業(yè)的機(jī)械加工,。

車(chē)削鋼件
超硬材料刀具可在加工淬硬鋼時(shí)用汽車(chē)代替,。因?yàn)榍邢魃疃缺妊心ジ?2倍,，其效率提高4倍以上，加工成本降至原來(lái)的1/5,。
PCBN刀具精加工硬度大于45HRC的淬硬鋼，其切削速度一般在80~120m/min,。工件高硬度時(shí),，宜取較小值，如硬度為70HRC的工件,，切削速度宜選擇60~80m/min,。精磨機(jī)切削深度為0.1~0.3mm，進(jìn)給量為0.05~0.025mm/r,，加工表面粗糙度為Ra0.3~0.6μm,，尺寸精度可達(dá)0.013mm。如果使用PCBN刀具剛性好,、刀刃鋒利,、刀刃鋒利等標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)數(shù)控車(chē)床，精車(chē)表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.3μm,，尺寸精度0.01mm,，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控磨床加工。
一批采用磨削工藝加工小齒輪,，一班只能加工100個(gè)小齒輪,，現(xiàn)采用PCBN刀具車(chē)削，切削參數(shù)為：v=60~120mm/min,f≤0.12mm/r,ap≤0.1mm,，一班可加工400個(gè)小齒輪,。另外，分?jǐn)偨o每一個(gè)齒輪的加工成本也降低了。
本文提出了一種經(jīng)特殊研磨的PCBN刀具,，該刀具在切削深度15~20μm,，進(jìn)給量0.608μm/r的情況下，加工表面光潔度可達(dá)到Rmax=0.0254μm,。對(duì)普通精密數(shù)控車(chē)床進(jìn)行不銹鋼切削,，可以得到Rmax=0.2微米以下的表面粗糙度。

車(chē)削鑄鐵件
用超硬料刀具加工硬質(zhì)合金刀具,，只要硬度達(dá)到中度硬度(HRc45),，就能獲得很好的加工效果，非常適合在大批量生產(chǎn)線上進(jìn)行高速加工,，在汽車(chē)工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,。
氣缸蓋上的排氣門(mén)座，采用銅,，鉬,，高鉻合金鑄鐵(HRC44)，其加工方法一般有銑,、車(chē)兩種工藝,，多在自動(dòng)線上，與拉鉸導(dǎo)管孔一起加工,，v=71.6m/min,,？=26.5mm/min,ap=1.0mm，使用PCBN整體刀片加工,，閥座的平均耐用度為Ra0.4μm,，加工表面粗糙度≤0.05mm，錐面擺角≤0.05mm,，刀具壽命高,，質(zhì)量穩(wěn)定。
汽油機(jī)生產(chǎn)線上灰鐵缸缸孔精加工要求氣缸孔加工尺寸精度高,，表面粗糙度小,，穩(wěn)定；由于生產(chǎn)線上加工的節(jié)拍快,，要求切割速度高(一般V≥500m/min),，使用壽命長(zhǎng)(加工孔數(shù)≥1000)，并且有倒角,、止口,、粗精鏜孔和其它多個(gè)工位的刀片壽命應(yīng)滿(mǎn)足耐久性要求。利用PCBN刀具,，可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔的高速切削和高穩(wěn)定加工,；其典型切削參數(shù)為V=500m/min，f=0.2~0.4mm/r,ap=0.2~0.7mm；加工表面粗糙度Ra≤1.6μm,，刀具壽命>1,。000件。
用PCBN刀具加工含硼鑄鐵缸套,，切削參數(shù)：V=200m/min,f=0.1mm/r,，ap=0.2~1mm,Ra≤1.6μm，加工表面粗糙度為Ra≤1.6μm,IT6精度兩次刃磨,，刀具壽命>100件,，可以實(shí)現(xiàn)“汽車(chē)代替磨削”。干切削,，避免了切削液和砂輪塵埃對(duì)環(huán)境的污染,，切屑還可以回收再利用，符合清潔生產(chǎn)要求,。
灰鐵制動(dòng)器采用PCBN刀具車(chē)削,，速度一般為700~2,000m/min。

車(chē)削合金件,。
用PCD刀具對(duì)鋁合金輪轂進(jìn)行車(chē)削,，切削速度可以達(dá)到V=500~1000m/min,？建議在0.05~0.5mm/r之間,，ap的范圍應(yīng)該是0.5mm~3mm,。
用PCBN刀具車(chē)削高鈷鉻鉬、耐腐蝕耐熱合金,，切削速度達(dá)到160m/min，比硬質(zhì)合金刀具高8倍,。
含硅含量不超過(guò)10%的鋁合金,，使用硬質(zhì)合金切削刀具。而硅的含量超過(guò)10%,，只能借助PCD,。目前使用的高硅鋁合金硅含量都在12%以上，有的已經(jīng)超過(guò)了18%,，所以車(chē)削高硅鋁合金汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等非PCD產(chǎn)品莫屬,。
車(chē)削FGH95粉末高溫合金時(shí)，還采用PCBN刀片,。

車(chē)削其他材料,。
密度為3.9g/cm3，硬度為HV2100~2300,，抗彎強(qiáng)度300MPa,PCD刀具采用濕式切削,，用于PCD刀具的濕切削，V=20~70m/min,？=0.025~0.10mm/r,ap=0.2mm,；加工效率顯著提高,，是金剛石砂輪研磨的3~5倍，刀具壽命可達(dá)10~30min[6],。
在電機(jī)整流子中,，采用PCD刀具車(chē)削紫銅換向器，典型切削參數(shù)V=300m/min,,？=0.08mm/r,ap≤0.15mm,；加工表面粗糙度Ra0.1~0.2μm，刀具使用壽命>5,000件,。但使用硬質(zhì)合金刀具只能加工少數(shù)零件,。
應(yīng)用于銑削加工。
采用PCBN刀具銑削灰鐵,，磨削速度達(dá)到1000~000m/min,；采用PCD刀具銑削鋁合金切削，可達(dá)到3000~4000m/min,；
采用PCD面銑刀加工鋁合金缸蓋,，轉(zhuǎn)速達(dá)到4,021m/min，進(jìn)給速度為5670mm/min,，比國(guó)內(nèi)20世紀(jì)90年代初引進(jìn)的新產(chǎn)品多一倍,。
利用CBN面銑刀加工灰鐵缸體，銑削速度達(dá)到2,000m/min,，比硬質(zhì)合金銑刀提高10倍,。
PCD型內(nèi)排液面銑刀用于玻璃加工，其直徑為10mm,、12mm,、16mm、20mm等多種規(guī)格,，廣泛用于玻璃深加工,。
利用X53K立式銑床對(duì)Cr12MoV(HRc59~61)、45鋼(HRc50~53)材料進(jìn)行PCBN立銑刀銑削加工,，為此類(lèi)刀具的實(shí)際應(yīng)用提供了有用的參考數(shù)據(jù),。
PCD刀具在石墨銑削加工過(guò)程中具有良好的耐磨性，許多專(zhuān)家已經(jīng)使用了瑞士MikronNidau高速切削機(jī)床進(jìn)行PCD銑刀,。加工20個(gè)牙刷電極,，一次裝夾刀，形狀誤差不超過(guò)0.01mm的要求,。PCBN刀具硬銑淋浴噴嘴柄鋼模,，精密度高,，銑削后僅需少量手工打磨。

適用于鏜削加工,。
我國(guó)已有許多的發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠采用PCBN刀具對(duì)某公司的缸缸V套進(jìn)行精加工,，如某公司采用PCD刀具精鏜硅鋁合金活塞銷(xiāo)孔(V=160m/min,？=0.08~0.10mm/r,ap=0.05mm,。),，耐用性高達(dá)42,500件，比硬質(zhì)合金刀片高90倍,；加工表面粗糙度的Ra值由原來(lái)的1.12降至0.15,；每班可減少30min的裝調(diào)刀等輔助時(shí)間，比硬質(zhì)合金刀具降低約85%,。
PCBN刀具耐磨性比硬質(zhì)合金刀具高50倍,，比硬質(zhì)合金涂層刀具高數(shù)倍，比陶瓷刀具高25倍,，是加工非金屬材料的唯一高效刀具,。最大切割速度可達(dá)7,000m/min；效率顯著提高,。
CVD刀具用于鏜削鎢硬質(zhì)合金(含25%Co)的缸體(內(nèi)徑20毫米,，長(zhǎng)40毫米)，加上冷卻液,，切削速度0.5m/s,，切削深度0.12mm，一次夾刀可加工8個(gè)零件,。
在Si7~8.6%,、Cu1~2%、Mg0.25%~0.6%,、Si7~Si7~8.6%的PCD刀具中,，Mn值0.5%~0.8%；拉伸強(qiáng)度>230MPa,，硬度110~130HB。伸長(zhǎng)率>1%)制冷壓縮機(jī)連桿高速干鉆,，切削速度140~180m/min,，結(jié)果表明：Ra0.02~0.32微米的精確度為5~7級(jí)。

應(yīng)用于拉拔加工,。
利用復(fù)合漸開(kāi)線,、跳齒孔、超硬料拉刀加工工件孔,、其優(yōu)點(diǎn)是：(1)能可靠地保證工件孔內(nèi)各形狀表面之間的同軸度,，因此可在以后的加工工序中統(tǒng)一使用小徑圓面作為定位基準(zhǔn),，極大地方便了定位機(jī)軸位及檢查心軸的制作，并且可靠地保證了各加工面的定位精度,；(2)由于采用了合理的滑齒排布方式和花鍵刃開(kāi)側(cè)間隙的刀齒結(jié)構(gòu),。該拉刀加工質(zhì)量好，而且制作方便,，其生產(chǎn)成本與普通的復(fù)合漸開(kāi)線拉刀基本相同,。

適用于鉸孔加工。
PCBN型電鍍式鉸刀在淬硬鋼和硬鑄件小孔的鉸刀上起著重要作用,。這種鉸刀采用45鋼或9CrSi鋼,，硬度為42HRc，并有前后導(dǎo)引和切割部件,。它的底座制作精度高,，設(shè)計(jì)要合理，前導(dǎo)引段直徑要小于切削刃部分直徑0.04mm,，切削區(qū)長(zhǎng)度要大于工件孔,，后導(dǎo)向長(zhǎng)度要大于切削區(qū)長(zhǎng)度，直徑應(yīng)比切削刃部分小0.02mm,。要用切削液來(lái)沖洗切屑,，對(duì)加工面進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑，基體上開(kāi)有兩個(gè)較深的螺旋槽,。
例如某廠加工淬火鋼工件孔φ12.06±0.05mm,，硬度45HRc，底孔尺寸φ12±0.01mm,，表面粗糙度Ra0.2μm,。用一組五把電鍍CBN鉸刀加工，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,。
在汽缸體內(nèi),，采用PCD、PCBN電鍍鉸刀取代珩磨等方法取代珩磨,，使加工效率大大提高,，而且質(zhì)量穩(wěn)定。
由于減重,、多功能化的要求,，現(xiàn)代汽車(chē)變速器越來(lái)越多地使用壓鑄鋁合金，在其上設(shè)有許多階梯形成形孔,，這些孔對(duì)表面粗糙度,、圓度、圓柱度,、同心度,、無(wú)毛刺等質(zhì)量要求非常嚴(yán)格,。為了適應(yīng)高效率、高精度孔徑加工的需要,，日本公司研制了PCD成形階梯鉸刀,。選擇優(yōu)質(zhì)PCD刀片材料，采用高精度成形磨削工藝,，保證切削刃形,，并取得良好一致的尺寸精度及表面粗糙度，使各刃口在不同的加工負(fù)荷下均有良好的切削性能,。本發(fā)明能達(dá)到滿(mǎn)意的加工質(zhì)量,，消除了粘刀病，延長(zhǎng)了刀具使用壽命,，使加工成本減半,。

應(yīng)用于鉆削加工。
PCD鉆頭用于玻璃,、工程陶瓷,、石材的加工，已經(jīng)很普遍,。很多玻璃深加工企業(yè)和玻璃商店都用PCD鉆頭在玻璃和鏡面上打洞,。目前市面上的鉆石鉆頭直徑為3~130毫米。玻璃鉆有鑲嵌鉆石和樹(shù)脂鉆石兩種,。采用PCD鉆頭對(duì)工程陶瓷,、石材進(jìn)行加工，效率高,，加工質(zhì)量好,。
鉆石電解鉆可使各種難加工導(dǎo)電材料(大多數(shù)是燒結(jié)硬質(zhì)合金)的圓柱孔(通孔和盲孔)、錐孔和特殊孔,。一臺(tái)機(jī)床可以使用同一種刀具,，不需要調(diào)整刀具和毛坯。
PCD刀具的壽命通常是硬質(zhì)合金刀具的10~500倍,。PCBN刀具耐用性是硬質(zhì)合金刀具的10~100倍[9],。金屬刀具在加工某些工件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)崩口,、起皮,、毛刺、燙傷等缺陷,，用超硬材料加工不僅可以消除這些缺陷,，而且速度快,、效率高,、綜合成本低,。

上述有關(guān)超硬質(zhì)材料加工刀具的有關(guān)內(nèi)容，每種材料都有不同的特點(diǎn),，在使用中應(yīng)根據(jù)所加工材料的特點(diǎn),，乃至加工工藝條件，選擇合理的加工方法,。所以選擇時(shí)一定要研究清楚,，才能保證它的加工質(zhì)量。