单晶刀具是目前超精密加工领域的主要切削刀具，其切削刀具一般质量大于0.1g，最小径长不小于2mm，可实现镜面加工，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，切削出来的效果非常光亮，是公认的、理想的超精密加工刀具。 单晶刀具有天然和人造两种，天然单晶金刚石数量少，价格昂贵，主要用于高精密的光学领域等。
单晶刀具的性能优势：
（1）单晶金刚石刀具具有极高的硬度（10000HV），从而获得良好的耐磨性；
（2）单晶金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，切削时不宜粘刀和产生积屑瘤，可进行超薄切削和超精密加工；
（3）摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力；
（4）刃口在800倍Nomarski（尼康）显微镜下观察无缺陷，加工有色金属时表面粗糙度可达Rz0.1～0.05μm， 被加工工件的形状精度控制50nm以下；
（5）采用精选的单晶金刚石刀具颗粒，一致性好，使用寿命是硬质合金刀具的100倍，甚至几百倍。
单晶刀具类别
根据不同工况所采用的设备(数控机床、CNC加工中心等)、切削工艺的不同，单晶刀具可根据需要焊接在不同的刀体上，制作成不同的切削刀具，常用的单晶刀具种类有：天然钻石刀片(单晶刀粒)、单晶金刚石车刀、单晶铣刀、单晶倒角刀、天然钻石高光刀、单晶球铣刀等。
ND/MCD/CVD/PCD刀具的区别
（1）材质不同：ND，是天然金刚石，天然金刚石约98%属于Ia型氮[N]（~2500ppm）天然金刚石的形成大部份是在至少25亿年的岩石中产生，而且大约在140~200公里的地底下形成，在这个深度下的强大压力(每平方基叶150万磅）和极高温度（约2800℃)造成稀有的碳原子紧密的聚集在一起，而形成的晶体结构。
MCD，是高温高压法做的人造单晶，人造单晶金刚石属于Ib型单结晶合成金刚石之一，氮[N]多为分散或固溶状态存在于晶体内部，人造单晶金刚石顾名思义是由人工合成的，在一个无氧且高温(1000°C以上)高压（500兆帕）的环境里合成出来的，由于拥有和金刚石相当的高硬度、高耐磨耗与高热传导系数。高温高压法合成的单晶刀具，一般为黄色。
CVD，是采用化学气相沉积法做的单晶，属于IIa型金刚石型单结晶合成金刚石之一，氮[N]<1 ppm，[B] < 0.05 ppm ，CVD合成单晶金刚石的制程环境是在氢碳之混合气的腔体中，利用化学气相沉积法(CVD)来合成出来，CVD单晶一般为无色透明晶体。这是一种超高技术所合成出来的高质量单晶金刚石，可做到完全无色透明，几乎没有任何杂质，拥有更高的耐磨耗和更好热传导系数，更能够使被加工物拥有更高质量的加工表面，同时如果在生长过程中有选择性的通入掺杂气体，便可以制备出多种有色金刚石。
PCD，是聚晶金刚石，是利用天然或人工合成的金刚石粉末与结合剂（其中含钴、镍等金属）按一定比例，在高温（1000～2000℃）、高压（5～10万个大气压）下烧结而成固定直径和厚度的PCD复合片，之后经过切割，焊接、刃磨等工艺，制成PCD刀具。通常情况下，PCD复合片的层厚约为0.3～1.0mm。可制成PCD刀片，PCD车刀，PCD铣刀，PCD铰刀，PCD钻头等结构形式。
CVD金刚石厚膜刀具是采用等离子体时流CVD法在Mo基体上沉积金刚石膜，获得独立的金刚石厚膜（0.3-1.3mm），之后通过焊接工艺，将CVD金刚石厚膜焊接到硬质合金或其他材质的基体上，从而形成CVD金刚石厚膜刀具或刀片，具体成型工艺如图：
（2）外观不同：天然单晶刀具一般是透明的，人造单晶一般是黄色或有色的（CVD法），PCD刀具一般是黑色的。
（3）性能区别：“ PCD刀具最适合加工铝和其他韧性较好的非铁合金（如铜、黄铜和青铜），以及具有高磨蚀性的复合材料（如石墨、碳—碳材料、加碳酚醛、玻璃纤维和多孔密封材料）。
单晶金刚石几乎专用于高精密的精加工，其极薄切削能力可确保获得极高的尺寸精度。PCD和CVD金刚石可用于许多相同的加工领域，但PCD更适合用于粗加工以及对刀具断裂韧性要求较高的加工场合。CVD金刚石更擅长精加工、半精加工和连续车削加工，这是因为其具有优异的耐磨性和高硬度，可以加工出更精密的工件。
目前单晶金刚石刀具和PCD应用最为广泛，CVD厚膜刀具目前由于磨削工艺限制了其推广使用。”--资料来源 河南超硬材料研究所，2015年。
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