CVD金刚石涂层刀具作为金刚石（PCD）刀具的一种，在石墨电极铣削、MMC金属基复合材料钻铣、CFRP复合材料钻铣削、氧化锆陶瓷钻铣削等领域的应用十分广泛。凭借其硬度高、耐磨性强且与非铁金属亲和力小等优点，CVD金刚石涂层刀具成为了加工石墨电极、氧化锆陶瓷、MMC金属基复合材料、CFRP复合材料等一系列难加工材料的不二选择，今天笔者就根据相关经验来和大家聊一聊CVD金刚石涂层刀具在石墨电极、MMC金属基复合材料等领域的应用，在这之前，我们需要对金刚石（PCD）刀具有一个大致的了解~
金刚石（PCD）刀具按其结构分为：PCD铰刀、PCD铣刀、PCD车刀、PCD钻头、CVD金刚石涂层刀具及其他非标成型刀等。
金刚石刀具的种类
其中，CVD金刚石涂层刀具又分为CVD金刚石薄膜涂层刀具和CVD金刚石厚膜涂层刀具。由于CVD金刚石薄膜易于制造复杂型面刀具，可以适用于任何形状的基体，所以在钻头、立铣刀、带断屑槽的金刚石刀片中应用较多，而CVD金刚石厚膜刀具是采用CVD（化学气相沉积）法在Mo基体上沉积0.3-1.3mm厚的金刚石膜，然后通过焊接工艺将CVD金刚石厚膜焊接到硬质合金或其他材质的基体上形成的CVD金刚石厚膜涂层刀具或刀片，多用于车刀等金刚石刀具上。了解完了这些，我们就来看看CVD金刚石涂层刀具的应用~
一、CVD金刚石涂层刀具在石墨电极铣削中的应用
具备高磨蚀性、耐高温、导电性能良好等一系列特性的石墨，在模具、坩埚、电极、电池、电刷等领域的应用十分广泛，特别是石墨电极，以及新能源汽车电池中的石墨板更是非常常见，但由于石墨质坚而脆，在传统的加工过程中很容易产生崩损，造成工件报废，而具备高硬度、高耐磨性，足够的强度和冲击韧性的金刚石刀具，逐渐成为了石墨加工的主流刀具。在石墨加工领域，目前除了CDW材质和CDW材质的PCD车刀，常用的CVD金刚石涂层刀具主要以HPD系列石墨专用铣刀为主。
作为石墨加工的专用刀具，HPD系列石墨铣刀的刃口经过特殊优化，能有效减小切削阻力，效率更高，同时可在切削速度比硬质合金刀具高2-3倍的情况下对石墨制品进行高效加工，满足加工中心大批量、高效率、高精度的加工要求，另外，HPD系列石墨铣刀锋利耐磨的特性也能减少换刀次数，可以提高近10-20倍刀具使用寿命，也正是由于这一系列的原因，才让CVD金刚石涂层刀具才成为了石墨加工中的宠儿。
金刚石刀具加工石墨工件现场
二、CVD金刚石涂层刀具在MMC金属基复合材料钻铣中的应用
金属基复合材料（MMC）是以金属或合金为基体，以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料，按基体材料类型可将其分为：铝基复合材料、镍基复合材料、钛基复合材料、镁基复合材料、锌基复合材料、铜基复合材料、铅基复合材料、耐热金属基复合材料、金属间化合物基复合材料等复合材料。
按增强体（种类和形态）可将其分为：连续纤维增强金属基复合材料、非连续增强金属基复合材料、层状复合材料和自生增强复合材料等。
这些金属基复合材料（MMC）不仅保持了金属本身的特性，还通过不同基体和增强物的优化组合获得了复合材料的综合特性，具备高比强度、高比模量、良好的导热性、导电性、耐磨性、高温性能、低的热膨胀系数、高的尺寸稳定性等优异的综合性能，在汽车、电子、航空、航天等领域的应用十分广泛。
有数据显示，在陆上运输领域消耗的金属基复合材料（MMC）中，仅汽车驱动轴的用量就超过了50%，而汽车和列车的刹车件用量也超过了30%，除此之外，还有连杆、缸套、活塞等零部件也会用到MMC金属基复合材料（铝基复合材料）。
广泛的应用以及一系列优异的材料性能，让金属基复合材料（MMC）的加工也变得异常困难，传统的硬质合金刀具、高速钢刀具已经无法满足加工金属基复合材料的切削加工，特别是精加工的要求，直到为解决金属基复合材料的切削加工难题而生的PCD刀具和CVD金刚石涂层刀具（聚晶金刚石刀具）的出现才弥补了传统刀具的不足。
有数据显示，以华菱超硬金刚石刀具为代表的的PCD刀具和CVD金刚石涂层刀具（聚晶金刚石刀具）在加工金属基复合材料（MMC）不仅能获得较好的加工表面光洁度，还能大幅提升刀具的使用寿命（50-倍），目前常用的金刚石刀具除了CDW、CDW和CDW系列的PCD刀具，HPD系列的CVD金刚石涂层刀具（金刚石涂层刀具）在加工金属基复合材料（MMC）时的表现也相当优异。
HPD系列CVD金刚石涂层刀具及加工现场图
三、CVD金刚石涂层刀具在CFRP复合材料铣削中的应用
CFRP复合材料又称碳纤维增强聚合物基复合材料，是具有碳材料的固有本性特征，又兼备了纺织纤维的柔软可加工性的一种力学性能优异的新材料，其强度是钢铁的5倍，重量却只有钢的1/5，除此之外，CFRP复合材料还具备良好的耐热性(可以耐受℃以上的高温)以及抗热冲击性，在航空航天、医疗器械、汽车工业等领域的应用十分广泛。
但在加工过程中，由于CFRP复合材料内部的不均匀性经常会出现拉丝和脱离，并且还会产生大量的切削热，但又不能使用冷却液，会造成刀具快速磨损，即便是耐热性和抗氧化性好的硬质合金刀具在切削加工CFRP复合材料时，也会出现刀具磨损严重，零件外表面粗糙有撕裂痕迹，切削加工中需要频繁换刀、磨刀，加工效率低等一系列问题，除了硬质合金刀具，目前CFRP复合材料加工的刀具还有CDW材质的聚晶金刚石（PCD）刀具、和HPD系列的CVD金刚石涂层刀具，其中CVD金刚石涂层刀具是在硬质合金整体刀具或PCD刀片的基体上做金刚石涂层，可使切削刃耐磨性更高，不仅拥有金刚石的高硬度和耐磨性，而且能在较长的加工周期内保持原有刀具的几何结构，保证加工效果。
HPD系列CVD金刚石涂层刀具图示
四、CVD金刚石涂层刀具在氧化锆陶瓷钻铣削中的应用
氧化锆陶瓷是一种化学、物理性能都十分优异的金属氧化物陶瓷材料，在所有的金属氧化物陶瓷材料中，氧化锆陶瓷的高温热稳定性、隔热性能最好，是做陶瓷涂层和高温耐火制品最佳材料，其高强度、高硬度、高耐磨性也让其成为了制作切削工具、模具轴承的首选材料，再加上氧化锆陶瓷结构稳定、无毒、生物相容性良好、耐腐蚀、机械强度较高，还被广泛应用在医疗卫生行业，尤其是口腔医学领域（烤瓷牙）。
上面也说了，氧化锆陶瓷可用作切削工具，氧化锆陶瓷的加工难度可想而知，并且由于氧化锆陶瓷加工余量大，未烧体或焙烧体在粗加工时易于出现强度不足或表面加工缺陷，烧结时不能保持均匀收缩等问题，而达不到最终的要求，精加工时还需要考虑热变形和热处理产生的黑皮，以至于加工效率低，生产成本高。
目前氧化锆陶瓷的切削、铣削以及钻孔常用的刀具多为PCD刀具，其中PCD车刀、PCD铣刀多用CDW系列，CVD金刚石涂层刀具多用HPD系列，相较于传统的硬质合金刀具，该系列的PCD刀具不仅能够保证加工工件的表面质量，还能够提高加工效率，降低生产成本，适合大批量生产加工。
氧化锆陶瓷工件（烤瓷牙）图示
金刚石（PCD）刀具具体的型号以及切削参数选择，还需要根据加工工件的材质以及相关的工况进行选择，为了方便大家理解，笔者整理了如下表格以供参考：
金刚石（PCD）刀具常见型号以及切削参数
以上就是笔者对于金刚石（PCD）刀具的分类以及CVD金刚石涂层刀具在石墨电极铣削、MMC金属基复合材料钻铣、CFRP复合材料钻铣削、氧化锆陶瓷钻铣削等领域应用的一些浅见，如果你也有关于CVD金刚石涂层刀具的应用及选择问题，可以随时在评论区和我们一起交流、探讨~#氧化锆陶瓷#
