金剛石作為一種超硬刀具材料應(yīng)用于切削加工已有數(shù)百年歷史。在刀具發(fā)展歷程中，經(jīng)歷了高速鋼、硬質(zhì)合金等刀具材料，直到二十世紀(jì)五十年代，瑞典和美國(guó)分別合成出人造金剛石，切削刀具從此步入以超硬材料為代表的時(shí)期。二十世紀(jì)七十年代，人們利用高溫高壓合成技術(shù)合成了聚晶金剛石(PCD)，解決了天然金剛石數(shù)量稀少、價(jià)格昂貴的問題，實(shí)踐證明，聚晶金剛石刀具非常適合加工有色金屬和非金屬材料，具有良好的加工效果、較高的加工效率和加工質(zhì)量。PCD刀具的應(yīng)用范圍現(xiàn)已擴(kuò)展到航空、航天、汽車、電子、石材等多個(gè)領(lǐng)域。
聚晶金剛石刀具效率高，質(zhì)量好，獲得一致好評(píng)，而要想加工出質(zhì)量好的產(chǎn)品，加工參數(shù)也是一個(gè)重要的因素。影響PCD刀具切削性能的加工參數(shù)主要有以下幾點(diǎn)：
切削速度
切削速度即切削刃部分切取工件的速度，以切削刃每分鐘切入工件表面的量來表示，在主軸轉(zhuǎn)速相同的情況下，刀具直徑越大，切削速度越快。
加工中，一般根據(jù)已經(jīng)選定的切削深度、進(jìn)給量及刀具耐用度選擇切削速度。可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，也可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在機(jī)床說明書允許的切削速度范圍內(nèi)查表選取或者參考有關(guān)切削用量手冊(cè)選用。
在選擇切削速度時(shí)，還應(yīng)考慮：應(yīng)盡量避開積屑瘤產(chǎn)生的區(qū)域；斷續(xù)切削時(shí)，為減小沖擊和熱應(yīng)力，要適當(dāng)降低切削速度；在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，切削速度應(yīng)避開自激振動(dòng)的臨界速度；加工大件、細(xì)長(zhǎng)件和薄壁工件時(shí),應(yīng)選用較低的切削速度；加工帶外皮的工件時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低切削速度；工藝系統(tǒng)剛性差的，應(yīng)減小切削速度。
PCD刀具可在極高的主軸轉(zhuǎn)速下進(jìn)行切削加工，切削速度的變化對(duì)加工質(zhì)量的影響不容忽視。高速切削雖然可提高加工效率，但在高速切削狀態(tài)下，切削溫度和切削力的增加可使刀尖發(fā)生破損，并使機(jī)床產(chǎn)生振動(dòng)。也就是說，加工速度增加過大，切削過快，會(huì)產(chǎn)生高溫，切削力增加，容易對(duì)刀尖產(chǎn)生磨損，反而欲速則不達(dá)。加工不同工件材料時(shí)，PCD刀具的合理切削速度也有所不同。
進(jìn)給量
進(jìn)給量是指刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量。以銑削加工為例，進(jìn)給量是指銑刀旋轉(zhuǎn)一周時(shí)機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)量除以刃數(shù)，也就是每刃進(jìn)給量。
如PCD刀具的進(jìn)給量增大，加工效率變高。但若過大，將使工件上殘余幾何面積增加，刀具切削負(fù)荷增加，可能刀具無法承受，容易崩刃，從而導(dǎo)致表面粗糙度增大。且切削溫度隨之升高，相同切削時(shí)間內(nèi)的后刀面磨損增大。
減少進(jìn)給量會(huì)造成同樣材料去除量的情況下，刀具實(shí)際摩擦距離增大，同樣不利于切削熱隨切屑排出，從而縮短刀具壽命。如進(jìn)給量過小，小進(jìn)給量雖然可以降低表面粗糙度，但進(jìn)給量小到一定程度時(shí)，塑性變形程度增加，粗糙度反而會(huì)有所上升，也會(huì)使切削溫度上升，使得切削壽命降低。
所以，PCD刀具加工不同的材質(zhì)，設(shè)定的進(jìn)給量也是不同的。
切削深度
切削深度是指切削工件時(shí)已加工表面與待加工表面之間的垂直距離。切削深度越深，每次加工就可以去除更多的材料，從而加快加工速度和提高生產(chǎn)效率。但是過大的增加PCD刀具的切削深度會(huì)使切削力增大、切削熱升高，從而加劇刀具磨損，影響刀具壽命。此外，切削深度的增加容易引起PCD刀具崩刃。不同粒度等級(jí)的PCD刀具在不同的加工條件下加工不同工件材料時(shí)，表現(xiàn)出的切削性能也不盡相同，切削深度的大小需要根據(jù)具體加工情況進(jìn)行調(diào)整，在選擇切削深度時(shí)，需要保證加工效率的同時(shí)，還要注意刀具的磨損和壽命。一般來說，切削深度取決于工件材料的硬度、刀具的材質(zhì)和刃口狀態(tài)、加工方式、工件的加工余量、形狀、機(jī)床動(dòng)力、剛性以及刀具的剛性等因素，一般切削深度不應(yīng)超過刀具直徑的一半，同時(shí)需要保證切削力、切削溫度、表面粗糙度等參數(shù)在可控范圍內(nèi)，以確保加工質(zhì)量和刀具壽命。在實(shí)際加工中，需要不斷調(diào)整切削深度，以獲得最佳的加工效果。
刀具鈍化的影響
刀具鈍化不屬于刀具加工中的切削參數(shù)，這里只提及一下這方面因素。
目前關(guān)于鈍化的研究主要針對(duì)硬質(zhì)合金，而對(duì)于PCD刀具鈍化的研究較少。
PCD刀具一般采用鋒利切削刃，在刀具使用初期出現(xiàn)表面質(zhì)量差的現(xiàn)象，隨著刀具使用時(shí)間的增加，其加工質(zhì)量越來越好，這是由于PCD刀具在切削過程中鋒利刃口的逐漸鈍化所致。在切削加工中，刃口鈍化是影響刀具性能和壽命的重要因素。刀具經(jīng)刃磨后刃口會(huì)存在毛刺和微缺口，這種微缺口會(huì)影響刀具壽命和加工工件表面質(zhì)量。刃口鈍化能有效去除小的毛刺和微缺口，得到光滑均勻的切削刃，從而提高工件表面質(zhì)量。刃口光滑性的提高能有效預(yù)防積屑瘤的產(chǎn)生。鈍化能夠提高和改善刀具的抗拉強(qiáng)度和刃口韌性，增加刀具強(qiáng)度，從而提高刀具壽命，減小因峰刃缺陷而引起的初期不穩(wěn)定磨損。
