刀具是木材机械的重要组成部分，随着生产加工技术的不断发展，各类高加工要求的新木质材料，如强化复合木地板、耐磨漆涂饰实木地板等不断出现，给木工刀具技术带来巨大挑战。
为了适用木质材料提高的加工性能，木工刀具材料和制造技术也在产生新的突破，其中PCD刀具被进一步应用到木材加工行业，而且正在慢慢取代木材加工行业中传统木工工具的使用。
01 PCD与金刚石刀具
01-1 金刚石刀具分类
金刚石是目前已知硬度最高的物质，用于制造刀具的金刚石材料有两种：单晶金刚石和多晶金刚石。
其中单晶金刚石又分为天然单晶金刚石和人造单晶金刚石，而天然单晶金刚石不仅来源少价格昂贵，而且质地较脆、刀具加工困难，所以天然金刚石刀具主要用于有色金属和非金属的精密加工。
单晶金刚石晶体结构
多晶金刚石按制备方法不同又可以分为：聚晶金刚石（PCD）和气相沉积金刚石膜（CVD）。聚晶金刚石的晶体各向同性，晶体之间结合力强，制成刀具后耐磨性不随方向变化，强度和韧性均比天然金刚石高，使用寿命长，因此常用于工业上制作金刚石刀具，即PCD刀具。
01-2 什么是PCD刀具
PCD刀具是机械加工中最具代表性、应用最广泛的一类金刚石刀具，目前，PCD刀具有30%左右用于木材加工。PCD刀具可加工从天然木材到刨花板，中、高密度纤维板等所有木材，但其最主要的应用是能够解决高加工强度要求的材料，如强化木地板的加工。
PCD刀具与硬质合金刀具相比，硬度是硬质合金刀具的3 ~ 4倍，耐磨性更是其100多倍，因此PCD刀具具有极高的硬度和耐磨性。
同时导热性也非常优秀，热膨胀系数低，切削加工时不会产生很大的热变形，因此使用寿命长，约为硬质合金刀具的10 ~ 300倍。PCD刀具刃口非常锋利，刃口圆弧半径小于4㎛，能够进行薄切削和精加工。
PCD铣刀
02 PCD刀具如何选择
PCD复合刀片由硬质合金基地、中间锆层以及加钴或镍的金刚石微粒层，在超高温、超高压条件下烧结而成，总厚度约为2 ~ 8 mm。加工时应根据不同的材料选择不同牌号的PCD刀具，而不是单纯的追求高硬度和耐磨性。
02-1 合理选择PCD粒度
PCD材料的粒度对于刀具磨损性能影响显著，PCD粒度号越大，则刀具的抗磨损性能越好，而刀具粒度的选择和刀具的加工条件有关。
粗粒度的PCD刀具相对更耐磨但易崩口，较细粒度的PCD能够刃磨出较高质量的切削刃，从而获得较优良的表面加工质量，因此需要进行精加工或超精加工的刀具，应选择细晶粒PCD刀具，其强度高、韧性好、抗冲击性能好。
02-2 合理选择PCD刀具几何参数
刀具的几何参数取决于工件状况、刀具材料、刀具结构等综合加工条件。PCD刀具常用于工件的精加工，其切削厚度属于微量切削，因此其后角及后刀面对加工质量有明显影响，较小的后角、较高的后刀面质量对于提高PCD刀具的加工质量可起到重要作用。
03 PCD刀具与木质材料加工
近年来胶合板、刨花板及复合地板等人造板的发展，加速了木材行业对超硬刀具的需求，PCD刀具包括两大类，分别是PCD锯片和PCD成形木工铣刀。
PCD锯片是将PCD刀坯焊接在锯片基体上，经刃磨后制成，其结构与硬质合金锯片类似。目前的木材加工企业大多使用的是硬质合金锯片，但在推台锯、电子开料锯等快速开料设备上锯切木质人造板或者贴面板的时候，只有PCD锯片能够满足耐磨性的要求。
PCD成形木工铣刀包括用于加工强化木地板Al2O3层的修边刀、槽形刀、家具成型刀等，加工时刀具的形状被直接复映到被加工木材上。
与普通木工成型铣刀相比，PCD木工成型铣刀直径增大，齿数增多，转数提高，能够有效提高铣削精度。强化木地板耐磨纸中含有的Al2O3颗粒，其硬度仅次于PCD，因此目前只能用PCD刀具来加工。
PCD铣刀
04 总结和展望
在实际的生产过程中，使用PCD刀具的价格大约是加工相同材料所使用硬质合金刀具价格的24倍，但PCD刀具的使用寿命却是硬质合金刀具的60倍。
同时由于PCD材料具有耐磨性良好等显著优点，在生产中能够降低换刀频率，稳定工件加工质量，有效提高了设备的利用效率，因此使用PCD刀具的综合成本大约是硬质合金刀具的50%。
随着金刚石材料品质的提升和技术设备的进步，PCD刀具在木工刀具中的占有率将会进一步提高。
信息来源：鲁班园
