刀具是木材機(jī)械的重要組成部分，隨著生產(chǎn)加工技術(shù)的不斷發(fā)展，各類高加工要求的新木質(zhì)材料，如強(qiáng)化復(fù)合木地板、耐磨漆涂飾實(shí)木地板等不斷出現(xiàn)，給木工刀具技術(shù)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

 為了適用木質(zhì)材料提高的加工性能，木工刀具材料和制造技術(shù)也在產(chǎn)生新的突破，其中PCD刀具被進(jìn)一步應(yīng)用到木材加工行業(yè)，而且正在慢慢取代木材加工行業(yè)中傳統(tǒng)木工工具的使用。

01 PCD與金剛石刀具

01-1 金剛石刀具分類

金剛石是目前已知硬度最高的物質(zhì)，用于制造刀具的金剛石材料有兩種：?jiǎn)尉Ы饎偸投嗑Ы饎偸?/span>

 其中單晶金剛石又分為天然單晶金剛石和人造單晶金剛石，而天然單晶金剛石不僅來(lái)源少價(jià)格昂貴，而且質(zhì)地較脆、刀具加工困難，所以天然金剛石刀具主要用于有色金屬和非金屬的精密加工。

單晶金剛石晶體結(jié)構(gòu)

 多晶金剛石按制備方法不同又可以分為：聚晶金剛石（PCD）和氣相沉積金剛石膜（CVD）。聚晶金剛石的晶體各向同性，晶體之間結(jié)合力強(qiáng)，制成刀具后耐磨性不隨方向變化，強(qiáng)度和韌性均比天然金剛石高，使用壽命長(zhǎng)，因此常用于工業(yè)上制作金剛石刀具，即PCD刀具。

01-2 什么是PCD刀具

PCD刀具是機(jī)械加工中最具代表性、應(yīng)用最廣泛的一類金剛石刀具，目前，PCD刀具有30%左右用于木材加工。PCD刀具可加工從天然木材到刨花板，中、高密度纖維板等所有木材，但其最主要的應(yīng)用是能夠解決高加工強(qiáng)度要求的材料，如強(qiáng)化木地板的加工。

PCD刀具與硬質(zhì)合金刀具相比，硬度是硬質(zhì)合金刀具的3 ~ 4倍，耐磨性更是其100多倍，因此PCD刀具具有極高的硬度和耐磨性。

同時(shí)導(dǎo)熱性也非常優(yōu)秀，熱膨脹系數(shù)低，切削加工時(shí)不會(huì)產(chǎn)生很大的熱變形，因此使用壽命長(zhǎng)，約為硬質(zhì)合金刀具的10 ~ 300倍。PCD刀具刃口非常鋒利，刃口圓弧半徑小于4?，能夠進(jìn)行薄切削和精加工。

PCD銑刀

02 PCD刀具如何選擇

PCD復(fù)合刀片由硬質(zhì)合金基地、中間鋯層以及加鈷或鎳的金剛石微粒層，在超高溫、超高壓條件下燒結(jié)而成，總厚度約為2 ~ 8 mm。加工時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的材料選擇不同牌號(hào)的PCD刀具，而不是單純的追求高硬度和耐磨性。

02-1 合理選擇PCD粒度

PCD材料的粒度對(duì)于刀具磨損性能影響顯著，PCD粒度號(hào)越大，則刀具的抗磨損性能越好，而刀具粒度的選擇和刀具的加工條件有關(guān)。

粗粒度的PCD刀具相對(duì)更耐磨但易崩口，較細(xì)粒度的PCD能夠刃磨出較高質(zhì)量的切削刃，從而獲得較優(yōu)良的表面加工質(zhì)量，因此需要進(jìn)行精加工或超精加工的刀具，應(yīng)選擇細(xì)晶粒PCD刀具，其強(qiáng)度高、韌性好、抗沖擊性能好。

02-2 合理選擇PCD刀具幾何參數(shù)

刀具的幾何參數(shù)取決于工件狀況、刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)等綜合加工條件。PCD刀具常用于工件的精加工，其切削厚度屬于微量切削，因此其后角及后刀面對(duì)加工質(zhì)量有明顯影響，較小的后角、較高的后刀面質(zhì)量對(duì)于提高PCD刀具的加工質(zhì)量可起到重要作用。

03 PCD刀具與木質(zhì)材料加工

近年來(lái)膠合板、刨花板及復(fù)合地板等人造板的發(fā)展，加速了木材行業(yè)對(duì)超硬刀具的需求，PCD刀具包括兩大類，分別是PCD鋸片和PCD成形木工銑刀。

PCD鋸片是將PCD刀坯焊接在鋸片基體上，經(jīng)刃磨后制成，其結(jié)構(gòu)與硬質(zhì)合金鋸片類似。目前的木材加工企業(yè)大多使用的是硬質(zhì)合金鋸片，但在推臺(tái)鋸、電子開(kāi)料鋸等快速開(kāi)料設(shè)備上鋸切木質(zhì)人造板或者貼面板的時(shí)候，只有PCD鋸片能夠滿足耐磨性的要求。

PCD成形木工銑刀包括用于加工強(qiáng)化木地板Al2O3層的修邊刀、槽形刀、家具成型刀等，加工時(shí)刀具的形狀被直接復(fù)映到被加工木材上。

與普通木工成型銑刀相比，PCD木工成型銑刀直徑增大，齒數(shù)增多，轉(zhuǎn)數(shù)提高，能夠有效提高銑削精度。強(qiáng)化木地板耐磨紙中含有的Al2O3顆粒，其硬度僅次于PCD，因此目前只能用PCD刀具來(lái)加工。

PCD銑刀

04 總結(jié)和展望

在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，使用PCD刀具的價(jià)格大約是加工相同材料所使用硬質(zhì)合金刀具價(jià)格的24倍，但PCD刀具的使用壽命卻是硬質(zhì)合金刀具的60倍。

同時(shí)由于PCD材料具有耐磨性良好等顯著優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中能夠降低換刀頻率，穩(wěn)定工件加工質(zhì)量，有效提高了設(shè)備的利用效率，因此使用PCD刀具的綜合成本大約是硬質(zhì)合金刀具的50%。

隨著金剛石材料品質(zhì)的提升和技術(shù)設(shè)備的進(jìn)步，PCD刀具在木工刀具中的占有率將會(huì)進(jìn)一步提高。