天然金剛石刀具主要用于紫銅及銅合金和金、銀、銠等貴重有色金屬，以及特殊零件的超精密鏡面加工，如錄相機磁盤、光學(xué)平面鏡、多面鏡和二次曲面鏡等。但其結(jié)晶各向異性，刀具價格昂貴。PCD的性能取決于金剛石晶粒及鈷的含量，刀具壽命為硬質(zhì)合金(WC基體)刀具的10～500倍。主要用于車削加工各種有色金屬如鋁、銅、鎂及其合金、硬質(zhì)合金和耐磨性*的纖維增塑材料、金屬基復(fù)合材料、木材等非金屬材料。切削加工時切削速度、進給速度和切削深度加工條件取決于工件材料以及硬度。人造聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)性能和應(yīng)用接近PCD刀具，主要用在有色金屬、硬質(zhì)合金、陶瓷、非金屬材料(塑料、硬質(zhì)橡膠、碳棒、木材、水泥制品等)、復(fù)合材料等切削加工，逐漸替代硬質(zhì)合金刀具。由于金剛石顆粒間有部分殘余粘結(jié)金屬和石墨，其中粘結(jié)金屬以聚結(jié)態(tài)或呈葉脈狀分布會減低刀具耐磨性和壽命。此外存在溶媒金屬殘留量，溶媒金屬與金剛石表面直接接觸。降低(PDC)的抗氧化能力和刀具耐熱溫度，故刀具切削性能不夠穩(wěn)定。金剛石厚膜刀具制備過程復(fù)雜，因金剛石與低熔點金屬及其合金之間具有很高的界面能。金剛石很難被一般的低熔點焊料合金所浸潤。可焊性極差，難以制作復(fù)雜幾何形狀刀具，故TDF焊接刀具不能應(yīng)用在高速銑削中。金剛石涂層刀具可以應(yīng)用于高速加工，原因是除了金剛石涂層刀具具有優(yōu)良的機械性能外，金剛石涂層工藝能夠制備任意復(fù)雜形狀銑刀，用于高速加工如鋁鈦合金航空材料和難加工非金屬材料如石墨電極等。
用戶在選擇和使用金剛石涂層刀具之前，必須了解有關(guān)金剛石涂層刀具的以下幾點常識：
涂層的區(qū)別
非晶金剛石(也稱為類金剛石碳——譯注)涂層是采用PVD工藝沉積的一種碳膜。它既具有一部分金剛石的SP3鍵，又具有一部分碳的SP2鍵；其成膜硬度很高，但又低于金剛石膜的硬度；其厚度也比我們通常沉積的金剛石膜要薄一些。加工石墨時，非晶金剛石涂層刀具的壽命是未涂層硬質(zhì)合金刀具的2-3倍。與之相比，CVD金剛石則是采用CVD工藝沉積的純金剛石涂層，加工石墨時的刀具壽命是硬質(zhì)合金刀具的12-20倍，從而可減少換刀次數(shù)，提高加工的可靠性和精度一致性。
加工淬硬鋼
金剛石由碳原子構(gòu)成。某些材料受熱時，會從金剛石中吸出碳原子并在工件中形成碳化物。鐵就是此類材料之一。用金剛石刀具加工鐵族材料時，摩擦產(chǎn)生的熱量會使金剛石中的碳原子擴散到鐵中，從而造成金剛石涂層因化學(xué)磨損而提前失效。
刀具的限制
重磨和(或)重涂層的金剛石涂層刀具質(zhì)量難以保證由于刀具表面生成的涂層為純金剛石，因此用金剛石磨輪對刀具進行重磨需要耗費很長時間。此外，為使金剛石生長而采用的刀具。制備工藝會改變刀具表面的化學(xué)特性，由于涂層時要求對這種化學(xué)特性進行非常精確的控制，因此刀具重新涂層的效果難以得到保證。
刀具的壽命
與任何其他刀具一樣，金剛石涂層刀具的壽命也各不相同，主要取決于被切削材料、選用的進給率和切削速度，以及工件的幾何形狀等。一般來說，加工石墨的金剛石涂層刀具的壽命是未涂層硬質(zhì)合金刀具的10-20 倍，在某些情況下甚至可能更長。這樣，就能用一把刀具完成幾乎任何加工任務(wù)，無需因刀具磨損而換刀，避免了加工中斷和重新校準(zhǔn)，從而有可能實現(xiàn)無人值守加工。在復(fù)合材料的加工中，也*可能獲得較長的刀具壽命。
據(jù)報道，在加工高密度玻璃纖維、碳纖維和Gl0-FR4等難加工復(fù)合材料時，金剛石涂層刀具的壽命可高達(dá)未涂層硬質(zhì)合金刀具的70倍。
存在的問題
金剛石涂層的剝落可以預(yù)防涂層剝落是金剛石涂層刀具的一個嚴(yán)重問題，也是一個常見問題(尤其在加工碳纖維之類材料時)，會導(dǎo)致刀具壽命難以預(yù)測。上世紀(jì)90年代后期，界面化學(xué)特性被確定為是影響金剛石涂層粘附性能的重要因素。通過選擇兼容性好的硬質(zhì)合金化學(xué)特性、采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理技術(shù)和合理的沉積反應(yīng)條件，就有可能減輕或消除金剛石涂層的剝落，穩(wěn)定地實現(xiàn)平穩(wěn)的磨損模式。在顯微鏡下觀察正常磨損的金剛石涂層刀具，可以發(fā)現(xiàn)，金剛石被穩(wěn)定磨損直至硬質(zhì)合金基體，而沒有發(fā)生崩刃或剝落。
