導讀：近年來，我國超硬刀具增長勢頭明顯，已經取得了很大的進步。由于超硬刀具自身的性能以及市場的需求，超硬刀具行業還將持續高速增長。

        近年來，我國超硬刀具增長勢頭明顯，已經取得了很大的進步。各大制造商如航空、汽車、能源行業對于節約成本的需求，也希望超硬刀具國產化，這正好為我國超硬刀具發展提供了發展空間。

一、超硬刀具的簡介

        超硬刀具主要是指以金剛石，立方氮化硼和陶瓷等超硬材料制作的刀具。本文主要討論金剛石和立方氮化硼刀具。

        1955年美國GE公司采用高溫高壓的方法獲得人造金剛石。1957年以高溫高壓的方法合成了立方氮化硼（CBN）。這些人造材料大大地豐富了材料寶庫，開辟了“超硬材料”的新領域。當時這些材料在機械加工領域的主要用途是作磨料，1977年GE公司又成功地開發了金剛石燒結體（PCD）和CBN燒結體（PCBN），并制造成刀片，使人造超硬材料的用途進一步擴展，由磨削擴展到了切削，迎來了切削加工技術發展的新曙光。

        實踐已經證明：用于切削有色金屬時，金剛石刀具的耐用度較硬質合金刀具可提高幾十甚至幾百倍；立方氮化硼（簡稱CBN）雖然它的硬度稍遜于金剛石，但卻是目前可用于加工硬化黑色金屬的最硬的刀具材料。

        許多切削加工概念，如綠色加工、以車代磨、以銑代磨、硬態加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的應用而起，超硬刀具已成為推動現代切削技術向高端快速發展的重要因素。在汽車關鍵零部件高速銑削加工方面，加工鋁合金缸蓋的PCD面銑刀，銑削速度已經達到4021m/min，進給速度5670m/min；加工灰鑄鐵缸體的CBN面銑刀，銑削速度已達2000m/min，比傳統硬質合金面銑刀提高了10倍。

二、現代超硬材料及技術的發展

        國外公司非常重視對超硬材料及刀具的持續研究，一直都進行著持續的研發，幾乎每年都有新思路、新工藝、新產品推出。

超硬材料技術的發展

1．PCD新牌號的不斷涌現

        近幾年，各公司針對使用對象不斷研發新的牌號，性能指標有很大的提升。如英國某公司PCD牌號——wpc102采用了多層結構：350um的復合pcd基底層，20um的復合pcd中間層，30um的頂部金屬層。增強了抗切削沖擊能力，提高了切削刃的強韌性，適用于微觀和宏觀斷續切削及切削刃崩刃失效為主的情況，如加工碳纖維增強塑料。同樣這家公司針對早年的產品CTB025（金剛石微粉顆粒25μ），將2μ與25μ混合，制作了混合顆粒的CTM302。實踐證明該型號的耐磨性，韌性極大改善。美國某公司PCD牌號：compax1200，結構：1.5um的晶粒尺寸，增強了散熱能力，應用于加工不良熱導體，如Ti6Al14V。

2．單晶金剛石技術及進展

        最早是由天然單晶金剛石制作的高端高精度刀具，由于天然金剛石不可再生，現在國內市面上90%以上的單晶金剛石都是采用的是人造單晶。由于是純金剛石，所以耐磨性極高，并可以刃磨出很鋒利的刃口。缺點：單晶金剛石具有各向異性，對加工要求高；制作刀具受到了單晶自身尺寸的影響；成本較高。

三、挑戰與前景

（一）我國超硬刀具產業發展的成績

        我國超硬刀具經過較長時間發展取得了很大的進步，情況如下：

        建立了一批很有實力的超硬刀具專業化企業，具備了生產超硬刀具的先進設備，超硬材料不斷的推陳出新，高CBN濃度的刀片可與國外產品媲美，并為各行業應用做出的貢獻。

（二）我國超硬刀具產業發展的差距

1．在原材料環節上較薄弱（進口原材料依賴度較高）

        對于CBN刀具，市場情況反饋表明：國產高含量CBN刀坯效果還不錯，有些場合下完全可以跟進口CBN相媲美。但是在較低含量的CBN刀具場合，效果欠佳。

        對于PCD刀具，市場情況反饋與各刀具制造商的評價是：多數場合下還是不敢采用國產PCD復合片。

2．國內超硬刀具水平總體水平較低缺乏自主創新能力：復合片性能差；產品質量不穩定；產品品種規格少；自主開發的少仿制的多；缺乏國外公司那樣的全套設備與研發力量；國外超硬刀具生產商大多具有從超硬原材料制備工藝→切割→機械加工→焊接技術→表面處理→刃磨工藝→檢測（動平衡）→安全性→使用技術等一系列全套配套設施→科研開發的人才隊伍和手段。

        國內刀具制造商往往缺失其中的一些環節。

3．我國超硬刀具產業發展的有利條件

        雖然我國超硬刀具行業與國外暫時還有一定的差距，不過近年來我國超硬刀具增長勢頭明顯，有很多有利條件：

        切削技術與新材料的高速發展，對刀具材料提出了越來越高的要求，進一步帶動了超硬刀具的發展；隨著國內數控機床的普及，用戶對超硬刀具的認知程度越來越高；超硬刀具的成本逐步下降，用戶使用超硬刀具的門檻逐年降低；各大制造商如航空、汽車、能源行業為了節約成本，也希望超硬刀具國產化，為我國超硬刀具發展提供了發展空間；我國超硬刀具水平也在逐年提高，逐步得到了廣大用戶的認可。

        由此可見，由于超硬刀具自身的性能以及市場的需求，超硬刀具行業還將持續高速增長。

（三）對我國超硬刀具產業發展的建議

       材料生產企業注重系列化針對性的牌號研發

        加工制造企業注重從消化吸收創新模式向自主創新模式的轉變

        “產、學、研、用”更緊密的結合隨著科技的進步，制造業的高速發展，CNC加工技術的迅猛發展以及數控機床的普遍使用，超硬刀具的生產及應用也越來越廣泛。PCD和PCBN刀具已廣泛應用于機械加工的各個行業，在共同的努力下，我國的超硬刀具產業必將引來蓬勃發展的春天。