由美國猶他州的PrecorpInc.公司開發(fā)并擁有技術專利、商標名稱為DiaEdge的高壓整體燒結PCD鉆頭（PCD-veineddrill）從20世紀80年代后期開始應用于金屬切削加工，但這種鉆頭多年來一直未能在人們心目中建立起較高的可信度。如今，這種沿鉆頭刃槽長度方向開槽并將聚晶金剛石（PCD）粉在槽中通過高溫高壓燒結成型獲得的整體燒結VCD鉆頭又重新受到人們的重視，它的應用范圍也得到廣泛拓展。高壓整體燒結PCD鉆頭最初只是零星應用于航空零件和電子器件的加工，如今它已成為航空、電子、汽車、醫(yī)療器械等行業(yè)切削加工難加工材料的常規(guī)刀具，且應用范圍還在不斷擴大。

金剛石具有最高的硬度和最小的摩擦系數，是制備切削刀具的理想材料。Precorp公司制造DiaEdge聚晶金剛石鉆頭的主要工藝步驟為：①制備整體硬質合金鉆尖毛坯；②在鉆坯上開出窄槽；③將PCD金剛石粉與粘結劑混合后注入槽中；④將鉆坯置于專用燒結壓機中，在1480℃、61320kg/cm2的高溫高壓下燒結壓制成型；⑤得到嵌有PCD刃帶的鉆尖毛坯；⑥將鉆尖毛坯焊接到整體硬質合金鉆桿毛坯上；⑦磨制出需要的鉆頭幾何刃形。采用該工藝可制備出具有復雜鉆尖形狀的整體燒結PCD鉆頭，鉆頭直徑可小至φ0.4mm。這種鉆頭非常適合用于高速、高效鉆削加工。

鉆尖與鉆桿焊接接頭距切削刃的長度取決于鉆頭直徑的大小，該距離應使焊接接頭在加工時不會受到切削區(qū)發(fā)熱的影響，以保證接頭與刀體的整體性。由于焊接接頭與刀體的整體性是金剛石刀具的薄弱環(huán)節(jié)，因此有必要認真研究高壓整體燒結PCD鉆頭不同于常規(guī)焊接式PCD鉆頭的使用特點。

常規(guī)PCD鉆頭的制備方法通常是在鉆尖部位加工一個凹槽，利用線切割將在硬質合金基片上沉積的PCD薄膜切割成形，然后將其焊接在鉆尖凹槽中。在20世紀80年代后期，世界上只有少數廠家（包括Precorp公司）能成功制備PCD鉆頭。90年代初期，焊接式PCD鉆頭被用于鉆削加工汽車發(fā)動機活塞上的定位器孔，該活塞為過共晶鋁合金鑄件（硅含量12％以上），必須使用PCD鉆頭加工才能達到要求的刀具壽命，鉆頭刃磨一次通?？杉庸?500副孔（實際上可能達到加工10000副孔）。但是，焊接式PCD鉆頭的加工時間較長，每件加工成本較高。此外，鉆頭切削刃在高溫作用下經常發(fā)生焊接失效現象，從而導致整個鉆頭破損。使用整體燒結PCD鉆頭則可較好解決上述問題。

Precorp公司的DiaEdge整體燒結PCD鉆頭最早被設計用于電子工業(yè)和航空制造業(yè)，通過進一步的加工試驗，該技術的應用領域逐漸擴大。目前，該鉆頭可用于加工綠色硬質合金、鋁基復合材料、增強型復合陶瓷、各種牌號的鋁材等，加工對象包括汽車發(fā)動機殼體、傳動箱體、新型噴氣戰(zhàn)斗機的翼梁等。戰(zhàn)斗機翼梁采用韌性極好的復合樹脂材料制成，鉆孔加工量很大，如F-22噴氣戰(zhàn)機機翼的每一個表面需鉆削3500個孔，每副機翼的上下表面共需鉆削14000個孔。過去采用硬質合金鉆頭加工20m翼梁需耗時16小時，現在采用整體燒結PCD鉆頭加工則只需4.5小時。降低每孔加工成本和加工時間是影響加工總成本的主要因素，也是使用整體燒結PCD鉆頭的優(yōu)勢所在。目前，美國航空業(yè)已計劃將整體燒結PCD鉆頭應用于B-2、A-6、777等機型的生產加工。

由于金剛石鉆頭的價格是常規(guī)硬質合金鉆頭的許多倍，因此，為降低每孔加工成本，必須通過延長刀具使用壽命、縮短機床加工時間來平衡加工成本支出。整體燒結PCD鉆頭與常規(guī)焊接式PCD鉆頭相比，以上使用原則也同樣適用。如果使用整體燒結PCD鉆頭可使刀具失效的可能性大幅度下降，則這種鉆頭對難加工材料鉆削工藝可起到明顯改善作用。由于加工技術的發(fā)展最終是由用戶需求驅動的，因此很難確定是使用整體燒結PCD鉆頭還是使用常規(guī)焊接式PCD鉆頭最劃算。因此，選用刀具時對被加工材料及工藝完整性進行認真研究是非常重要的，加工部門與刀具制造商的密切合作是滿足用戶需求的最佳途徑。例如，位于美國俄亥俄州的本田傳動器制造廠已將Precorp公司的整體燒結PCD鉆頭/鉸刀（商標名稱為OneShot）成功應用于汽車傳動器的加工，從而使原來的三步工序縮減為一步工序，提高了生產率。根據最新統(tǒng)計，本田傳動器廠已使用該刀具加工了超過30萬個孔，降低了生產成本，提高了產品質量，縮短了生產周期。

Precorp公司制造的整體燒結PCD鉆頭的傳統(tǒng)應用領域主要是航空制造業(yè)，用于加工碳纖維增強塑料工件。加工這種材料時，鉆刃的鋒利程度至關重要，如鉆刃較鈍，加工時可能會撕裂材料中的碳纖維，從而破壞孔口的完整性。使用鉆刃鋒利的整體燒結PCD鉆頭可減輕鉆頭沖擊，且切削刃可對孔口處的碳纖維起到修整作用。通過大量實際加工，可獲得整體燒結PCD鉆頭加工碳纖維增強塑料的推薦切削速度及進給量。為防止被加工材料發(fā)生分層而采用的小進給量（約0.025～0.05mm/r）以及過大的切削速度（100～200m/min以上）將產生較大切削熱，從而引起材料中的樹脂融化，為此加工時需要使用冷卻液。在使用先進的切屑真空抽吸系統(tǒng)的情況下進行干式鉆削也可收到良好的加工效果。加工實踐表明，整體燒結PCD鉆頭的鉆孔數是標準（118°）焊接式PCD鉆頭鉆孔數的3倍、鑲PCD刀片鉆頭鉆孔數的6倍、硬質合金鉆頭鉆孔數的100倍。

隨著高速加工技術的不斷發(fā)展，整體燒結PCD鉆頭及其它旋轉刀具必將得到更廣泛的應用，這是因為機床主軸轉速超過10000r/min的高速加工對于高剛性機床上使用的金剛石刀具影響很小。如今，整體燒結PCD鉆頭已被應用于汽車制造業(yè)加工碳纖維增強塑料零件，如位于美國密歇根州的通用汽車Powertrain分廠使用一種稱為“freedrill”的整體燒結PCD鉆頭加工汽車傳動箱體上的橫向孔。原來使用硬質合金鉆頭加工時，鉆頭容易磨鈍，并引起鉆孔毛刺，因此需要每天更換鉆頭。改用整體燒結PCD鉆頭后，雖然鉆頭本身的成本比原來增加了5倍，但刀具加工壽命大大延長，一年只需要換一次刀。制造碳-碳材料飛機剎車的RobertE.MorrisTurbineGroup公司最近也成功完成了使用整體燒結PCD鉆頭加工剎車材料的工藝試驗。事實上，鉆削加工金屬基復合剎車材料正成為整體燒結PCD鉆頭在汽車制造業(yè)的一個主要應用領域。一家主要的金屬基復合材料（MMCs）制造商Alcan公司已將Percorp公司的整體燒結PCD鉆頭列入加工MMC材料的工藝指南。在MMC材料中添加碳化硅、氧化鋁顆粒雖然可顯著改善復合材料的機械性能，但材料中的硬質相也會加劇加工時的刀具磨損。迄今為止，金剛石刀具仍是加工MMC材料最有效的刀具，整體燒結PCD鉆頭的獨特結構使其具有優(yōu)異的耐磨性，并可獲得很高的加工尺寸精度和表面質量，在某些情況下完全可以省略后續(xù)鉸孔工序。

可以預見，整體燒結PCD刀具今后將在各類機加工車間得到越來越廣泛的應用。