PCD(金剛石復(fù)合片)和PCBN(立方氮化硼復(fù)合片)刀具是在上世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的新型超硬復(fù)合材料加工刀具。金剛石復(fù)合片和立方氮化硼復(fù)合片因都采用硬質(zhì)合金作襯底材料，有效降低了人造金剛石或立方氮化硼的使用量，具有可焊接性，兼具高硬度和高抗彎強度(金剛石的抗彎強度為210～490MPa，而PCD的抗彎強度可達1，500MPa)，能承受一定的沖擊載荷，因而在日益追求高速切削、高精度切削的今天，必然地得到越來越多的刀具用戶和刀具生產(chǎn)廠家的青睞。在切削加工方面正發(fā)揮著越來越多的重要作用。目前已有基本替代聚晶金剛石、立方氮化硼聚晶刀具的趨勢�！　　　�

金剛石復(fù)合片(PCD)、立方氮化硼復(fù)合片(PCBN)是在超高壓高溫下，利用少量粘結(jié)劑，把細(xì)粒度超硬材料聚結(jié)成無氣孔、密實的多晶層；同時，使得超硬材料和硬質(zhì)合金兩層材料既致密又牢牢地“復(fù)合”、粘結(jié)為整體的超硬復(fù)合材料。在“復(fù)合”、粘結(jié)的過程中，利用了多晶層粘結(jié)劑元素、超硬材料元素(C或N、B，其中B擴散性較小)、硬質(zhì)合金襯底中成分(主要為Co，W元素擴散性較小)的互換性，產(chǎn)生了粘結(jié)、反應(yīng)、“扎釘”、機械鑲嵌等作用。在這個過程中，受冷收縮系數(shù)要相互接近，硬質(zhì)合金要二次液相燒結(jié)，元素要擴散，造成適宜的成份各材料相或其組分團的梯度�！　　　�

PCD和PCBN刀具制造，要經(jīng)過對片基的切割、刀頭磨削、焊接、焊接后磨削等多道加工工序才能完成。　

　1. PCD、PCBN的切割、磨削　　　　

用于刀具制造的金剛石復(fù)合片、立方氮化硼復(fù)合片一般是由圓片基材切割加工而成的，當(dāng)然也可以直接燒結(jié)合成出來，尤其是長、寬尺寸差別不大的長方形、圓形等。刀具用復(fù)合片形狀有圓形、半圓形、扇形(450、600、900即1/4圓形)、以及長方形等�！　　　�

經(jīng)切割加工或直接合成出的復(fù)合片刀(頭)坯，在固定到刀體之前之前需要適當(dāng)磨削加工，主要是針對襯底底面(為使焊接時接觸平整、粘結(jié)牢固)和非刀刃面(主要是為了美觀)，一般可手工研磨，也可用金剛石砂輪粗磨�！　　　�(yīng)該指出，對用于刀具的復(fù)合片，還需要結(jié)合刀具加工條件和要求在合成時從超硬材料粒度方面進行合理選擇：20～50um的中粗粒度，合成出的PCD(金剛石復(fù)合片)和PCBN(立方氮化硼復(fù)合片)耐磨性好、熱導(dǎo)性好，但抗彎強度和耐沖擊性稍差，使用時易產(chǎn)生微小崩刃，因粒度較粗也制約了刀刃鋒利度的提高，故不適合高精切削，此類刀頭可用于半精加工；5～20um的中細(xì)粒，合成出的PCD(金剛石復(fù)合片)和PCBN(立方氮化硼復(fù)合片)耐磨性和耐沖擊性均適中，可用于粗、半精加工；0.5～5um的細(xì)微粒，合成出的PCD(金剛石復(fù)合片)和PCBN(立方氮化硼復(fù)合片)耐磨性較低，但抗彎強度和耐沖擊性高，刃口鋒銳度好，不易崩刃，可用于高精加工或半精加工�！　　　�

   另外，由于各個廠家技術(shù)水平及使用設(shè)備(六面頂或兩面頂)不同，所生產(chǎn)的PCD和PCBN質(zhì)量也不同。某些廠家生產(chǎn)的的PCD和PCBN上下面平行度誤差大，刀具生產(chǎn)廠家在選擇復(fù)合片供應(yīng)商時，也會慮及。　

　2.PCD、PCBN刀頭與刀體的聯(lián)接固定及焊接　　　　

加工好金剛石復(fù)合片或立方氮化硼復(fù)合片刀頭后，就可以開始與刀體聯(lián)接固定。常用工程化的固定方法有焊接法(廣泛應(yīng)用高頻焊接)和機械加固法。機械加固法即是將復(fù)合片刀頭底面和加壓面磨平，用壓板加壓固定在刀體上。為使用時的臨時加固方法，如同使用修整塊修正砂輪時的夾固。只針對圓片狀、長方形、三角形、且規(guī)格較大的復(fù)合片刀頭。近年隨著高強度、耐高溫金屬粘結(jié)劑的工程應(yīng)用，也可以嘗試用“粘結(jié)法”固定刀頭。除機夾刀片外，其它固定法的刀頭一般還需要單獨研磨以達到規(guī)定的形狀、尺寸、刃面粗糙度和幾何角度�！　　　�

焊接之前，要檢查復(fù)合片有無裂紋、凹陷、多晶層剝離等缺陷(對目前越來越多的大尺寸復(fù)合片基材，在使用前還要抽查其片基不同位置的硬度與組織的一致性)，然后進行除油等清理工作，同時對刀桿或刀墊焊接部位進行清理，馬上焊接。目前國內(nèi)外對復(fù)合片刀頭的焊接使用較多的是熔點低、流動性好、焊接強度高的銀含量較高的釬焊焊料，如Ag45Cu18Zn19Cd18。復(fù)合片的焊接可采用事先裁好的與刀頭形狀、尺寸相近的片狀焊料，也可采用粉狀焊料；焊片或粉狀焊料熔點要求7000C以下，焊接時的溫度不能高于8000C,以防止復(fù)合片兩層間因大的熱應(yīng)力差而剝離，或是因結(jié)合劑或襯底層中的鈷侵蝕金剛石；焊接要采用助焊劑來助熔和清除贓物；一般采用普通高頻焊機輔以合適的工裝來焊接刀具；焊接過程中要保持好PCD和PCBN刀頭的位置(可采用合適的釬焊定位胎具實現(xiàn)精確定位)；焊好的刀具需要緩慢冷卻，對高精度刀具建議采用專門的焊后保溫裝置。焊接時的溫度取決于釬焊材料的熔點，一般在6500～6600C之間，需要精確控溫精細(xì)操作。真空釬焊雖然有少用或不用釬助劑等優(yōu)點，在PCD和PCBN刀具焊接方面，卻并不合適。究其原因，在于當(dāng)大批量放置PCD和PCBN刀頭時，一來焊接溫度不均勻，二來刀頭位置容易移動，質(zhì)量不易得到保證�！　�

3.PCD、PCBN刀具焊接后的磨削　　　

　焊好的金剛石復(fù)合片或立方氮化硼復(fù)合片刀具(包括帶刀桿的或是焊在刀墊上的)以及準(zhǔn)備直接機卡用的刀頭需要磨削。磨削分粗磨、半精磨、精磨和研磨四個過程。粗磨可用陶瓷碳化硅砂輪或樹脂金剛石砂輪，粒度可用120～200目或更細(xì)些；半精磨或精磨可用樹脂金剛石砂輪或金屬結(jié)合劑電解磨輪(需電解磨削)，粒度用到200目～W14;研磨常用金剛石研磨膏，可采用W10～W3.5um。近年來，有不少廠家采用陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪或CBN砂輪來作為制造超硬材料刀具的磨削砂輪，效果也很不錯�！　　　�

磨削之前，需要確認(rèn)刀具和磨削砂輪的安裝牢固程度；在磨床上進行批量生產(chǎn)時還要注意設(shè)計制作定位精確的專用刀具刃磨夾具；需采用濕磨，可采用加有防銹劑的冷卻液或為弱堿性乳化液(電解磨需用專門的電解磨削液)；磨削時要讓磨削砂輪沿刀具切削刃擺動以使砂輪邊緣磨損均勻，保證切削刃形狀、精度以及鋒銳度，同時也可以提高磨削效率；粗磨時進刀量宜控制為0.01mm/雙行程，半精磨和精磨宜用0.005mm/雙行程進刀量；研磨可在鑄鐵研磨盤(具)上進行(近年有人采用專門制作的高分子材料和陶瓷復(fù)合材質(zhì)研磨具，也取得了良好效果)，要求操作人員技藝熟練，要勤檢查刀具的各種幾何參數(shù)及刃面粗糙度。　　　　

某單位實測磨加工用磨料粒度與刀具刃面粗糙度關(guān)系,經(jīng)過多次磨削后，金剛石復(fù)合片或立方氮化硼復(fù)合片刀具的形狀、尺寸、刃面粗糙度以及幾何角度需要達到技術(shù)要求。金剛石復(fù)合片或立方氮化硼復(fù)合片刀具若用于加工HRc60以上的零件，粗車削時前角取-5～-100，精車取00左右，而加工零件硬度稍低則應(yīng)用較小的負(fù)前角；主偏角一般用75～450。精車或加工細(xì)長工件時主偏角宜選的大些，若是粗車很硬的的零件時，主偏角還可減少為200，以保持刀具的強度和沖擊性；后角選擇時需結(jié)合零件的硬度，零件硬脆應(yīng)取8～120，被加工零件硬度較軟，后角應(yīng)取10～120。但一般說來，若刀具抗沖擊性和強度允許，則盡量選用較大的后角。刃傾角的選擇：粗車削時宜選用較大的刃傾角2～50，以增加刀刃的強度，而精車時則應(yīng)用較小的刃傾角0～20，以減少徑向切削力；對圓弧狀刀尖圓弧半徑的選擇：粗車時選0.5～1.0mm以提高刀具耐用度；若零件硬度高且凸凹不平則應(yīng)選擇更大些如rε=1.5～2.5mm，這樣可以防止崩刃；精車時刀尖圓弧半徑應(yīng)選0.5mm左右。最終還可用整體圓片刀具進行修光。