PCD的高硬度使其材料去除率较低(甚至只有硬质合金去除率的万分之一)。目前,PCD刀具刃磨工艺主要采用陶瓷结合剂金刚石砂轮进行磨削。由于砂轮磨料与PCD之间的磨削是两种硬度相近的材料间的相互作用,因此其磨削规律比较复杂。对于高粒度、低转速砂轮,采用水溶性冷却液可提高PCD的磨削效率和磨削精度。砂轮结合剂的选择应视磨床类型和加工条件而定。由于电火花磨削(EDG)技术几乎不受被磨削工件硬度的影响,因此采用EDG技术磨削PCD具有较大优势。某些复杂形状PCD刀具(如木工刀具)的磨削也对这种灵活的磨削工艺具有巨大需求。随着电火花磨削技术的不断发展,EDG技术将成为PCD磨削的一个主要发展方向。
PCD(聚晶金刚石)刀具:具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性,可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。在金刚石晶体中,碳原子的四个价电子按四面体结构成键,每个碳原子与四个相邻原子形成共价键,进而组成金刚石结构,该结构的结合力和方向性很强,从而使金刚石具有较高硬度。由于PCD的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体,虽然加入了结合剂,其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。但由于PCD烧结体表现为各向同性,因此不易沿单一解理面裂开。
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:
(1)磨削力很大
金刚石是已知矿物中硬度较高的物质,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**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**磨削硬质合金。
(2)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,PCD刀具多少钱,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。
(3)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磨削比较高,磨削也较困难,且磨削后刃口锯齿状较严重、质量较差,但耐磨性较强;细粒度PCD磨削比相对较低,磨削较易、磨削后刃口质量较好。