好馬需配好鞍，使用(use)先進的(of)數控機床加工設備，如果使用(use)的(of)刀具不(No)對也是(yes)白搭！選用(use)合适的(of)刀具材料，對刀具使用(use)壽命、加工效率、加工質量和(and)加工成本等都有很大(big)影響。本文提供了(Got it)關于(At)刀具知識的(of)幹貨，收藏轉發，一(one)起學習吧。

一(one)、刀具材料應具備基本性能

刀具材料的(of)選擇對刀具壽命、加工效率、加工質量和(and)加工成本等的(of)影響很大(big)。刀具切削時(hour)要(want)承受高壓、高溫、摩擦、沖擊和(and)振動等作(do)用(use)。因此，刀具材料應具備如下一(one)些基本性能：

(1) 硬度和(and)耐磨性。刀具材料的(of)硬度****高于(At)工件材料的(of)硬度，一(one)般要(want)求在(exist)60HRC以(by)上(superior)。刀具材料的(of)硬度越高，耐磨性就越好。

(2) 強度和(and)韌性。刀具材料應具備較高的(of)強度和(and)韌性，以(by)便承受切削力、沖擊和(and)振動,防止刀具脆性斷裂和(and)崩刃。

(3) 耐熱性。刀具材料的(of)耐熱性要(want)好，能承受高的(of)切削溫度，具備良好的(of)抗氧化能力。

(4) 工藝性能和(and)經濟性。刀具材料應具備好的(of)鍛造性能、熱處理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要(want)追求高的(of)性能價格比。

二、刀具材料的(of)種類、性能、特點、應用(use)

1．金剛石刀具材料

金剛石是(yes)碳的(of)同素異構體，它是(yes)自然界已經發現的(of)硬的(of)一(one)種材料。金剛石刀具具有高硬度、高耐磨性和(and)高導熱性能，在(exist)有色金屬和(and)非金屬材料加工中廣泛的(of)應用(use)。尤其在(exist)鋁和(and)矽鋁合金高速切削加工中，金剛石刀具是(yes)難以(by)替代的(of)主要(want)切削刀具品種。可實現率、高穩定性、長壽命加工的(of)金剛石刀具是(yes)現代數控加工中不(No)可缺少的(of)重要(want)工具。

⑴ 金剛石刀具的(of)種類

① 天然金剛石刀具：天然金剛石作(do)爲(for)切削刀具已有上(superior)百年的(of)曆史了(Got it)，天然單晶金剛石刀具經過精細研磨，刃口能磨得極其鋒利，刃口半徑可達0.002μm，能實現超薄切削，可以(by)加工出(out)極高的(of)工件精度和(and)極低的(of)表面粗糙度，是(yes)公認的(of)、理想的(of)和(and)不(No)能代替的(of)超精密加工刀具。

② PCD金剛石刀具：天然金剛石價格昂貴，金剛石廣泛應用(use)于(At)切削加工的(of)還是(yes)聚晶金剛石(PCD)，自20世紀70年代初，采用(use)高溫高壓合成技術制備的(of)聚晶金剛石(Polycrystauine diamond，簡稱PCD刀片研制成功以(by)後，在(exist)很多場合下天然金剛石刀具已經被人(people)造聚晶金剛石所代替。PCD原料來(Come)源豐富，其價格隻有天然金剛石的(of)幾十分之一(one)至十幾分之一(one)。PCD刀具無法磨出(out)極其鋒利的(of)刃口，加工的(of)工件表面質量也不(No)如天然金剛石，現在(exist)工業中還不(No)能方便地(land)制造帶有斷屑槽的(of)PCD刀片。因此，PCD隻能用(use)于(At)有色金屬和(and)非金屬的(of)精切，很難達到(arrive)超精密鏡面切削。

③ CVD金剛石刀具：自從20世紀70年代末至80年代初，CVD金剛石技術在(exist)日本出(out)現。CVD金剛石是(yes)指用(use)化學氣相沉積法(CVD)在(exist)異質基體(如硬質合金、陶瓷等)上(superior)合成金剛石膜，CVD金剛石具有與天然金剛石完全相同的(of)結構和(and)特性。CVD金剛石的(of)性能與天然金剛石相比十分接近，兼有天然單晶金剛石和(and)聚晶金剛石(PCD)的(of)優點，在(exist)一(one)定程度上(superior)又克服了(Got it)它們(them)的(of)不(No)足。

⑵ 金剛石刀具的(of)性能特點

① 極高的(of)硬度和(and)耐磨性：天然金剛石是(yes)自然界已經發現的(of)硬的(of)物質。金剛石具有極高的(of)耐磨性，加工高硬度材料時(hour)，金剛石刀具的(of)壽命爲(for)硬質合金刀具的(of)lO～100倍，甚至高達幾百倍。

② 具有很低的(of)摩擦系數：金剛石與一(one)些有色金屬之間的(of)摩擦系數比其他(he)刀具都低，摩擦系數低，加工時(hour)變形小，可減小切削力。

③ 切削刃非常鋒利：金剛石刀具的(of)切削刃可以(by)磨得非常鋒利，天然單晶金剛石刀具可高達0.002～0.008μm，能進行超薄切削和(and)超精密加工。

④ 具有很高的(of)導熱性能：金剛石的(of)導熱系數及熱擴散率高，切削熱容易散出(out)，刀具切削部分溫度低。

⑤ 具有較低的(of)熱膨脹系數：金剛石的(of)熱膨脹系數比硬質合金小幾倍，由切削熱引起的(of)刀具尺寸的(of)變化很小，這(this)對尺寸精度要(want)求很高的(of)精密和(and)超精密加工來(Come)說尤爲(for)重要(want)。

⑶ 金剛石刀具的(of)應用(use)

金剛石刀具多用(use)于(At)在(exist)高速下對有色金屬及非金屬材料進行精細切削及镗孔。适合加工各種耐磨非金屬，如玻璃鋼粉末冶金毛坯，陶瓷材料等；各種耐磨有色金屬，如各種矽鋁合金；各種有色金屬光整加工。

金剛石刀具的(of)不(No)足之處是(yes)熱穩定性較差，切削溫度超過700℃～800℃時(hour)，就會完全失去其硬度；此外，它不(No)适于(At)切削黑色金屬，因爲(for)金剛石(碳)在(exist)高溫下容易與鐵原子作(do)用(use)，使碳原子轉化爲(for)石墨結構，刀具極易損壞。

2．立方氮化硼刀具材料

用(use)與金剛石制造方法相似的(of)方法合成的(of)**種超硬材料—立方氮化硼(CBN)，在(exist)硬度和(and)熱導率方面僅次于(At)金剛石，熱穩定性極好，在(exist)大(big)氣中加熱至10000C也不(No)發生(born)氧化。CBN對于(At)黑色金屬具有極爲(for)穩定的(of)化學性能，可以(by)廣泛用(use)于(At)鋼鐵制品的(of)加工。

⑴ 立方氮化硼刀具的(of)種類

立方氮化硼(CBN)是(yes)自然界中不(No)存在(exist)的(of)物質，有單晶體和(and)多晶體之分，即CBN單晶和(and)聚晶立方氮化硼(Polycrystalline cubic bornnitride，簡稱PCBN)。CBN是(yes)氮化硼(BN)的(of)同素異構體之一(one)，結構與金剛石相似。

PCBN（聚晶立方氮化硼）是(yes)在(exist)高溫高壓下将微細的(of)CBN材料通過結合相(TiC、TiN、Al、Ti等)燒結在(exist)一(one)起的(of)多晶材料，是(yes)目前利用(use)人(people)工合成的(of)硬度僅次于(At)金剛石的(of)刀具材料，它與金剛石統稱爲(for)超硬刀具材料。PCBN主要(want)用(use)于(At)制作(do)刀具或其他(he)工具。

PCBN刀具可分爲(for)整體PCBN刀片和(and)與硬質合金複合燒結的(of)PCBN複合刀片。

PCBN複合刀片是(yes)在(exist)強度和(and)韌性較好的(of)硬質合金上(superior)燒結一(one)層O.5～1.0mm厚的(of)PCBN而成的(of)，其性能兼有較好的(of)韌性和(and)較高的(of)硬度及耐磨性，它解決了(Got it)CBN刀片抗彎強度低和(and)焊接困難等問題。

⑵ 立方氮化硼的(of)主要(want)性能、特點

立方氮化硼的(of)硬度雖略次于(At)金剛石，但卻遠遠高于(At)其他(he)高硬度材料。CBN的(of)突出(out)優點是(yes)熱穩定性比金剛石高得多，可達1200℃以(by)上(superior)(金剛石爲(for)700～800℃)，另一(one)個(indivual)突出(out)優點是(yes)化學惰性大(big)，與鐵元素在(exist)1200～1300℃下也不(No)起化學反應。立方氮化硼的(of)主要(want)性能特點如下。

① 高的(of)硬度和(and)耐磨性：CBN晶體結構與金剛石相似，具有與金剛石相近的(of)硬度和(and)強度。PCBN特别适合于(At)加工從前隻能磨削的(of)高硬度材料，能獲得較好的(of)工件表面質量。

② 具有很高的(of)熱穩定性：CBN的(of)耐熱性可達1400～1500℃，比金剛石的(of)耐熱性(700～800℃)幾乎高l倍。PCBN刀具可用(use)比硬質合金刀具高3～5倍的(of)速度高速切削高溫合金和(and)淬硬鋼。

③ 優良的(of)化學穩定性：與鐵系材料到(arrive)1200—1300℃時(hour)也不(No)起化學作(do)用(use)，不(No)會像金剛石那樣急劇磨損，這(this)時(hour)它仍能保持硬質合金的(of)硬度；PCBN刀具适合于(At)切削淬火鋼零件和(and)冷硬鑄鐵，可廣泛應用(use)于(At)鑄鐵的(of)高速切削。

④ 具有較好的(of)熱導性：CBN的(of)熱導性雖然趕不(No)上(superior)金剛石，但是(yes)在(exist)各類刀具材料中PCBN的(of)熱導性僅次于(At)金剛石，大(big)大(big)高于(At)高速鋼和(and)硬質合金。

⑤ 具有較低的(of)摩擦系數：低的(of)摩擦系數可導緻切削時(hour)切削力減小，切削溫度降低，加工表面質量提高。

⑶ 立方氮化硼刀具應用(use)

立方氮化硼适于(At)用(use)來(Come)精加工各種淬火鋼、硬鑄鐵、高溫合金、硬質合金、表面噴塗材料等難切削材料。加工精度可達IT5(孔爲(for)IT6)，表面粗糙度值可小至Ra1.25～0.20μm。

立方氮化硼刀具材料韌性和(and)抗彎強度較差。因此，立方氮化硼車刀不(No)宜用(use)于(At)低速、沖擊載荷大(big)的(of)粗加工；同時(hour)不(No)适合切削塑性大(big)的(of)材料(如鋁合金、銅合金、鎳基合金、塑性大(big)的(of)鋼等)，因爲(for)切削這(this)些金屬時(hour)會産生(born)嚴重的(of)積屑瘤，而使加工表面惡化。

3．陶瓷刀具材料

陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能好、耐熱性和(and)化學穩定性優良等特點，且不(No)易與金屬産生(born)粘接。陶瓷刀具在(exist)數控加工中占有十分重要(want)的(of)地(land)位，陶瓷刀具已成爲(for)高速切削及難加工材料加工的(of)主要(want)刀具之一(one)。陶瓷刀具廣泛應用(use)于(At)高速切削、幹切削、硬切削以(by)及難加工材料的(of)切削加工。陶瓷刀具可以(by)加工傳統刀具根本不(No)能加工的(of)高硬材料，實現“以(by)車代磨”；陶瓷刀具的(of)切削速度可以(by)比硬質合金刀具高2～lO倍，從而大(big)大(big)提高了(Got it)切削加工效率；陶瓷刀具材料使用(use)的(of)主要(want)原料是(yes)地(land)殼中豐富的(of)元素，因此，陶瓷刀具的(of)推廣應用(use)對提高率、降低加工成本、節省戰略性貴重金屬具有十分重要(want)的(of)意義，也将極大(big)促進切削技術的(of)進步。

⑴ 陶瓷刀具材料的(of)種類

陶瓷刀具材料種類一(one)般可分爲(for)氧化鋁基陶瓷、氮化矽基陶瓷、複合氮化矽一(one)氧化鋁基陶瓷三大(big)類。其中以(by)氧化鋁基和(and)氮化矽基陶瓷刀具材料應用(use)爲(for)廣泛。氮化矽基陶瓷的(of)性能更優越于(At)氧化鋁基陶瓷。

⑵ 陶瓷刀具的(of)性能、特點

① 硬度高、耐磨性能好：陶瓷刀具的(of)硬度雖然不(No)及PCD和(and)PCBN高，但大(big)大(big)高于(At)硬質合金和(and)高速鋼刀具，達到(arrive)93-95HRA。陶瓷刀具可以(by)加工傳統刀具難以(by)加工的(of)高硬材料，适合于(At)高速切削和(and)硬切削。

② 耐高溫、耐熱性好：陶瓷刀具在(exist)1200℃以(by)上(superior)的(of)高溫下仍能進行切削。陶瓷刀具具有很好的(of)高溫力學性能， A12O3陶瓷刀具的(of)抗氧化性能特别好，切削刃即使處于(At)赤熱狀态，也能連續使用(use)。因此，陶瓷刀具可以(by)實現幹切削，從而可省去切削液。

③ 化學穩定性好：陶瓷刀具不(No)易與金屬産生(born)粘接，且耐腐蝕、化學穩定性好，可減小刀具的(of)粘接磨損。

④ 摩擦系數低：陶瓷刀具與金屬的(of)親合力小，摩擦系數低，可降低切削力和(and)切削溫度。

⑶ 陶瓷刀具有應用(use)

陶瓷是(yes)主要(want)用(use)于(At)高速精加工和(and)半精加工的(of)刀具材料之一(one)。陶瓷刀具适用(use)于(At)切削加工各種鑄鐵(灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、冷硬鑄鐵、高合金耐磨鑄鐵)和(and)鋼材(碳素結構鋼、合金結構鋼、高強度鋼、高錳鋼、淬火鋼等)，也可用(use)來(Come)切削銅合金、石墨、工程塑料和(and)複合材料。

陶瓷刀具材料性能上(superior)存在(exist)着抗彎強度低、沖擊韌性差問題，不(No)适于(At)在(exist)低速、沖擊負荷下切削。

4．塗層刀具材料

對刀具進行塗層處理是(yes)提高刀具性能的(of)重要(want)途徑之一(one)。塗層刀具的(of)出(out)現，使刀具切削性能有了(Got it)重大(big)突破。塗層刀具是(yes)在(exist)韌性較好刀體上(superior)，塗覆一(one)層或多層耐磨性好的(of)難熔化合物，它将刀具基體與硬質塗層相結合，從而使刀具性能大(big)大(big)提高。塗層刀具可以(by)提高加工效率、提高加工精度、延長刀具使用(use)壽命、降低加工成本。

新型數控機床所用(use)切削刀具中有80％左右使用(use)塗層刀具。塗層刀具将是(yes)今後數控加工領域中重要(want)的(of)刀具品種。

⑴ 塗層刀具的(of)種類

根據塗層方法不(No)同，塗層刀具可分爲(for)化學氣相沉積(CVD)塗層刀具和(and)物理氣相沉積(PVD)塗層刀具。塗層硬質合金刀具一(one)般采用(use)化學氣相沉積法，沉積溫度在(exist)1000℃左右。塗層高速鋼刀具一(one)般采用(use)物理氣相沉積法，沉積溫度在(exist)500℃左右；

根據塗層刀具基體材料的(of)不(No)同，塗層刀具可分爲(for)硬質合金塗層刀具、高速鋼塗層刀具、以(by)及在(exist)陶瓷和(and)超硬材料(金剛石和(and)立方氮化硼)上(superior)的(of)塗層刀具等。

根據塗層材料的(of)性質，塗層刀具又可分爲(for)兩大(big)類，即“硬”塗層刀具和(and) ‘軟”塗層刀具。“硬”塗層刀具追求的(of)主要(want)目标是(yes)高的(of)硬度和(and)耐磨性，其主要(want)優點是(yes)硬度高、耐磨性能好，典型的(of)是(yes)TiC和(and)TiN塗層。“軟”塗層刀具追求的(of)目标是(yes)低摩擦系數，也稱爲(for)自潤滑刀具，它與工件材料的(of)摩擦系數很低，隻有0.1左右，可減小粘接，減輕摩擦，降低切削力和(and)切削溫度。

近開發了(Got it)納米塗層 (Nanoeoating)刀具。這(this)種塗層刀具可采用(use)多種塗層材料的(of)不(No)同組合 (如金屬／金屬、金屬／陶瓷、陶瓷／陶瓷等)，以(by)滿足不(No)同的(of)功能和(and)性能要(want)求。設計合理的(of)納米塗層可使刀具材料具有優異的(of)減摩抗磨功能和(and)自潤滑性能，适合于(At)高速幹切削。

⑵ 塗層刀具的(of)特點

① 力學和(and)切削性能好：塗層刀具将基體材料和(and)塗層材料的(of)優良性能結合起來(Come)，既保持了(Got it)基體良好的(of)韌性和(and)較高的(of)強度，又具有塗層的(of)高硬度、高耐磨性和(and)低摩擦系數。因此，塗層刀具的(of)切削速度比未塗層刀具可提高2倍以(by)上(superior)，并允許有較高的(of)進給量。塗層刀具的(of)壽命也提高。

② 通用(use)性強：塗層刀具通用(use)性廣，加工範圍顯著擴大(big)，一(one)種塗層刀具可以(by)代替數種非塗層刀具使用(use)。

③ 塗層厚度：随塗層厚度的(of)增加刀具壽命也會增加，但當塗層厚度達到(arrive)飽和(and)，刀具壽命不(No)再明顯增加。塗層太厚時(hour)，易引起剝離；塗層太薄時(hour)，則耐磨性能差。

④ 重磨性：塗層刀片重磨性差、塗層設備複雜、工藝要(want)求高、塗層時(hour)間長。

⑤ 塗層材料：不(No)同塗層材料的(of)刀具，切削性能不(No)一(one)樣。如：低速切削時(hour)，TiC塗層占有優勢；高速切削時(hour)，TiN 較合适。

⑶ 塗層刀具的(of)應用(use)

塗層刀具在(exist)數控加工領域有巨大(big)潛力，将是(yes)今後數控加工領域中重要(want)的(of)刀具品種。塗層技術已應用(use)于(At)立銑刀、鉸刀、鑽頭、複合孔加工刀具、齒輪滾刀、插齒刀、剃齒刀、成形拉刀及各種機夾可轉位刀片，滿足高速切削加工各種鋼和(and)鑄鐵、耐熱合金和(and)有色金屬等材料的(of)需要(want)。

5．硬質合金刀具材料

硬質合金刀具，特别是(yes)可轉位硬質合金刀具，是(yes)數控加工刀具的(of)主導産品,20世紀80年代以(by)來(Come)，各種整體式和(and)可轉位式硬質合金刀具或刀片的(of)品種已經擴展到(arrive)各種切削刀具領域，其中可轉位硬質合金刀具由簡單的(of)車刀、面銑刀擴大(big)到(arrive)各種精密、複雜、成形刀具領域。

⑴ 硬質合金刀具的(of)種類

按主要(want)化學成分區分，硬質合金可分爲(for)碳化鎢基硬質合金和(and)碳(氮)化钛(TiC(N))基硬質合金。

碳化鎢基硬質合金包括鎢钴類(YG)、鎢钴钛類(YT)、添加稀有碳化物類(YW)三類，它們(them)各有優缺點，主要(want)成分爲(for)碳化鎢 (WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)、碳化铌(NbC)等，常用(use)的(of)金屬粘接相是(yes)Co。

碳(氮)化钛基硬質合金是(yes)以(by)TiC爲(for)主要(want)成分(有些加入了(Got it)其他(he)碳化物或氮化物)的(of)硬質合金，常用(use)的(of)金屬粘接相是(yes)Mo和(and)Ni。

(國(country)際标準化組織)将切削用(use)硬質合金分爲(for)三類：

K類，包括Kl0～K40，相當于(At)我(I)國(country)的(of)YG類(主要(want)成分爲(for)WC．Co)。

P類，包括P01～P50，相當于(At)我(I)國(country)的(of)YT類(主要(want)成分爲(for)WC．TiC．Co)。

M類，包括M10～M40，相當于(At)我(I)國(country)的(of)YW類(主要(want)成分爲(for)WC-TiC-TaC(NbC)-Co)。

各個(indivual)牌号分别以(by)01～50之間的(of)數字表示從高硬度到(arrive)韌性之間的(of)一(one)系列合金。

⑵ 硬質合金刀具的(of)性能特點

① 高硬度：硬質合金刀具是(yes)由硬度和(and)熔點很高的(of)碳化物(稱硬質相)和(and)金屬粘結劑(稱粘接相)經粉末冶金方法而制成的(of)，其硬度達89～93HRA，遠高于(At)高速鋼，在(exist)5400C時(hour)，硬度仍可達82～87HRA，與高速鋼常溫時(hour)硬度(83～86HRA)相同。硬質合金的(of)硬度值随碳化物的(of)性質、數量、粒度和(and)金屬粘接相的(of)含量而變化，一(one)般随粘接金屬相含量的(of)增多而降低。在(exist)粘接相含量相同時(hour)，YT類合金的(of)硬度高于(At)YG類合金，添加TaC(NbC)的(of)合金具有較高的(of)高溫硬度。

② 抗彎強度和(and)韌性：常用(use)硬質合金的(of)抗彎強度在(exist)900～1500MPa範圍内。金屬粘接相含量越高，則抗彎強度也就越高。當粘接劑含量相同時(hour)，YG類(WC-Co)合金的(of)強度高于(At)YT類(WC-TiC-Co)合金，并随着TiC含量的(of)增加，強度降低。硬質合金是(yes)脆性材料，常溫下其沖擊韌度僅爲(for)高速鋼的(of)1／30～1／8。

⑶ 常用(use)硬質合金刀具的(of)應用(use)

YG類合金主要(want)用(use)于(At)加工鑄鐵、有色金屬和(and)非金屬材料。細晶粒硬質合金(如YG3X、YG6X)在(exist)含钴量相同時(hour)比中晶粒的(of)硬度和(and)耐磨性要(want)高些，适用(use)于(At)加工一(one)些特殊的(of)硬鑄鐵、奧氏體不(No)鏽鋼、耐熱合金、钛合金、硬青銅和(and)耐磨的(of)絕緣材料等。

YT類硬質合金的(of)突出(out)優點是(yes)硬度高、耐熱性好、高溫時(hour)的(of)硬度和(and)抗壓強度比YG類高、抗氧化性能好。因此，當要(want)求刀具有較高的(of)耐熱性及耐磨性時(hour)，應選用(use)TiC含量較高的(of)牌号。YT類合金适合于(At)加工塑性材料如鋼材，但不(No)宜加工钛合金、矽鋁合金。

YW類合金兼具YG、YT類合金的(of)性能，綜合性能好，它既可用(use)于(At)加工鋼料，又可用(use)于(At)加工鑄鐵和(and)有色金屬。這(this)類合金如适當增加钴含量，強度可很高，可用(use)于(At)各種難加工材料的(of)粗加工和(and)斷續切削。

6．高速鋼刀具

高速鋼(High Speed Steel，簡稱HSS)是(yes)一(one)種加入了(Got it)較多的(of)W、Mo、Cr、V等合金元素的(of)高合金工具鋼。高速鋼刀具在(exist)強度、韌性及工藝性等方面具有優良的(of)綜合性能，在(exist)複雜刀具，尤其是(yes)制造孔加工刀具、銑刀、螺紋刀具、拉刀、切齒刀具等一(one)些刃形複雜刀具，高速鋼仍占據主要(want)地(land)位。高速鋼刀具易于(At)磨出(out)鋒利的(of)切削刃。

按用(use)途不(No)同，高速鋼可分爲(for)通用(use)型高速鋼和(and)高性能高速鋼。

⑴ 通用(use)型高速鋼刀具

通用(use)型高速鋼。一(one)般可分鎢鋼、鎢钼鋼兩類。這(this)類高速鋼含加(C)爲(for)0.7％～0.9％。按鋼中含鎢量的(of)不(No)同，可分爲(for)含W爲(for)12％或18％的(of)鎢鋼，含W爲(for)6％或8％的(of)鎢钼系鋼，含W爲(for)2％或不(No)含W的(of)钼鋼。通用(use)型高速鋼具有一(one)定的(of)硬度(63-66HRC)和(and)耐磨性、高的(of)強度和(and)韌性、良好的(of)塑性和(and)加工工藝性，因此廣泛用(use)于(At)制造各種複雜刀具。

① 鎢鋼：通用(use)型高速鋼鎢鋼的(of)典型牌号爲(for)W18Cr4V，(簡稱W18)，具有較好的(of)綜合性能，在(exist)6000C 時(hour)的(of)高溫硬度爲(for)48.5HRC，可用(use)于(At)制造各種複雜刀具。它有可磨削性好、脫碳敏感性小等優點，但由于(At)碳化物含量較高，分布較不(No)均勻，顆粒較大(big)，強度和(and)韌性不(No)高。

② 鎢钼鋼：是(yes)指将鎢鋼中的(of)一(one)部分鎢用(use)钼代替所獲得的(of)一(one)種高速鋼。鎢钼鋼的(of)典型牌号是(yes)W6Mo5Cr4V2，(簡稱M2)。M2的(of)碳化物顆粒細小均勻，強度、韌性和(and)高溫塑性都比W18Cr4V好。另一(one)種鎢钼鋼爲(for)W9Mo3Cr4V(簡稱W9)，其熱穩定性略高于(At)M2鋼，抗彎強度和(and)韌性都比W6M05Cr4V2好，具有良好的(of)可加工性能。

⑵ 高性能高速鋼刀具

高性能高速鋼是(yes)指在(exist)通用(use)型高速鋼成分中再增加一(one)些含碳量、含釩量及添加Co、Al等合金元素的(of)新鋼種，從而可提高它的(of)耐熱性和(and)耐磨性。主要(want)有以(by)下幾大(big)類

① 高碳高速鋼。高碳高速鋼（如95W18Cr4V），常溫和(and)高溫硬度較高，适于(At)制造加工普通鋼和(and)鑄鐵、耐磨性要(want)求較高的(of)鑽頭、鉸刀、絲錐和(and)銑刀等或加工較硬材料的(of)刀具，不(No)宜承受大(big)的(of)沖擊。

② 高釩高速鋼。典型牌号，如，W12Cr4V4Mo，（簡稱EV4），含V提高到(arrive)3％一(one)5％，耐磨性好，适合切削對刀具磨損極大(big)的(of)材料，如纖維、硬橡膠、塑料等，也可用(use)于(At)加工不(No)鏽鋼、高強度鋼和(and)高溫合金等材料。

③ 钴高速鋼。屬含钴超硬高速鋼，典型牌号，如，W2Mo9Cr4VCo8 ，(簡稱M42)，有很高的(of)硬度，其硬度可達69-70HRC，适合于(At)加工高強度耐熱鋼、高溫合金、钛合金等難加工材料，M42可磨削性好，适于(At)制作(do)精密複雜刀具，但不(No)宜在(exist)沖擊切削條件下工作(do)。

④ 鋁高速鋼。屬含鋁超硬高速鋼，典型牌号，如，W6Mo5Cr4V2Al，(簡稱501)，6000C時(hour)的(of)高溫硬度也達到(arrive)54HRC，切削性能相當于(At)M42，适宜制造銑刀、鑽頭、鉸刀、齒輪刀具、拉刀等，用(use)于(At)加工合金鋼、不(No)鏽鋼、高強度鋼和(and)高溫合金等材料。

⑤ 氮超硬高速鋼。典型牌号，如，W12M03Cr4V3N，簡稱(V3N)，屬含氮超硬高速鋼，硬度、強度、韌性與M42相當，可作(do)爲(for)含钴高速鋼的(of)替代品，用(use)于(At)低速切削難加工材料和(and)低速高精加工。

⑶ 熔煉高速鋼和(and)粉末冶金高速鋼

按制造工藝不(No)同，高速鋼可分爲(for)熔煉高速鋼和(and)粉末冶金高速鋼。

① 熔煉高速鋼：普通高速鋼和(and)高性能高速鋼都是(yes)用(use)熔煉方法制造的(of)。它們(them)經過冶煉、鑄錠和(and)鍍軋等工藝制成刀具。熔煉高速鋼容易出(out)現的(of)嚴重問題是(yes)碳化物偏析，硬而脆的(of)碳化物在(exist)高速鋼中分布不(No)均勻，且晶粒粗大(big) (可達幾十個(indivual)微米)，對高速鋼刀具的(of)耐磨性、韌性及切削性能産生(born)不(No)利影響。

② 粉末冶金高速鋼(PM HSS)：粉末冶金高速鋼(PM HSS)是(yes)将高頻感應爐熔煉出(out)的(of)鋼液，用(use)高壓氩氣或純氮氣使之霧化，再急冷而細小均勻的(of)結晶組織(高速鋼粉末)，再将所得的(of)粉末在(exist)高溫、高壓下壓制成刀坯，或先制成鋼坯再經過鍛造、軋制成刀具形狀。與熔融法制造的(of)高速鋼相比，PM HSS具有優點是(yes)：碳化物晶粒細小均勻,強度和(and)韌性、耐磨性相對熔煉高速鋼都提高不(No)少。在(exist)複雜數控刀具領域PM HSS刀具将會進一(one)步發展而占重要(want)地(land)位。典型牌号，如F15、FR71、GFl、GF2、GF3、PT1 、PVN等，可用(use)來(Come)制造大(big)尺寸、承受重載、沖擊性大(big)的(of)刀具，也可用(use)來(Come)制造精密刀具。

三、數控刀具材料的(of)選用(use)原則

目前廣泛應用(use)的(of)數控刀具材料主要(want)有金剛石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、塗層刀具、硬質合金刀具和(and)高速鋼刀具等。刀具材料總牌号多，其性能相差很大(big)。如下表各種刀具材料的(of)主要(want)性能指标。

各種刀具材料的(of)主要(want)性能指标

數控加工用(use)刀具材料****根據所加工的(of)工件和(and)加工性質來(Come)選擇。刀具材料的(of)選用(use)應與加工對象合理匹配，切削刀具材料與加工對象的(of)匹配，主要(want)指二者的(of)力學性能、物理性能和(and)化學性能相匹配，以(by)獲得長的(of)刀具壽命和(and)的(of)切削加工率。

1．切削刀具材料與加工對象的(of)力學性能匹配

切削刀具與加工對象的(of)力學性能匹配問題主要(want)是(yes)指刀具與工件材料的(of)強度、韌性和(and)硬度等力學性能參數要(want)相匹配。具有不(No)同力學性能的(of)刀具材料所适合加工的(of)工件材料有所不(No)同。

① 刀具材料硬度順序爲(for)：金剛石刀具>立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>硬質合金>高速鋼。

② 刀具材料的(of)抗彎強度順序爲(for)：高速鋼>硬質合金>陶瓷刀具>金剛石和(and)立方氮化硼刀具。

③ 刀具材料的(of)韌度大(big)小順序爲(for)：高速鋼>硬質合金>立方氮化硼、金剛石和(and)陶瓷刀具。

高硬度的(of)工件材料，****用(use)更高硬度的(of)刀具來(Come)加工，刀具材料的(of)硬度****高于(At)工件材料的(of)硬度，一(one)般要(want)求在(exist)60HRC以(by)上(superior)。刀具材料的(of)硬度越高，其耐磨性就越好。如，硬質合金中含钴量增多時(hour)，其強度和(and)韌性增加，硬度降低，适合于(At)粗加工；含钴量減少時(hour)，其硬度及耐磨性增加，适合于(At)精加工。

具有優良高溫力學性能的(of)刀具尤其适合于(At)高速切削加工。陶瓷刀具優良的(of)高溫性能使其能夠以(by)高的(of)速度進行切削，允許的(of)切削速度可比硬質合金提高2～10倍。

2．切削刀具材料與加工對象的(of)物理性能匹配

具有不(No)同物理性能的(of)刀具，如，高導熱和(and)低熔點的(of)高速鋼刀具、高熔點和(and)低熱脹的(of)陶瓷刀具、高導熱和(and)低熱脹的(of)金剛石刀具等，所适合加工的(of)工件材料有所不(No)同。加工導熱性差的(of)工件時(hour)，應采用(use)導熱較好的(of)刀具材料，以(by)使切削熱得以(by)迅速傳出(out)而降低切削溫度。金剛石由于(At)導熱系數及熱擴散率高，切削熱容易散出(out)，不(No)會産生(born)很大(big)的(of)熱變形，這(this)對尺寸精度要(want)求很高的(of)精密加工刀具來(Come)說尤爲(for)重要(want)。

① 各種刀具材料的(of)耐熱溫度：金剛石刀具爲(for)700～8000C、PCBN刀具爲(for)13000～15000C、陶瓷刀具爲(for)1100～12000C、TiC(N)基硬質合金爲(for)900～11000C、WC基超細晶粒硬質合金爲(for)800～9000C、HSS爲(for)600～7000C。

② 各種刀具材料的(of)導熱系數順序：PCD>PCBN>WC基硬質合金>TiC(N)基硬質合金>HSS>Si3N4基陶瓷>A1203基陶瓷。

③ 各種刀具材料的(of)熱脹系數大(big)小順序爲(for)：HSS>WC基硬質合金>TiC(N)> A1203基陶瓷>PCBN>Si3N4基陶瓷>PCD。

④ 各種刀具材料的(of)抗熱震性大(big)小順序爲(for)：HSS>WC基硬質合金>Si3N4基陶瓷>PCBN>PCD>TiC(N)基硬質合金>A1203基陶瓷。

3．切削刀具材料與加工對象的(of)化學性能匹配

切削刀具材料與加工對象的(of)化學性能匹配問題主要(want)是(yes)指刀具材料與工件材料化學親和(and)性、化學反應、擴散和(and)溶解等化學性能參數要(want)相匹配。材料不(No)同的(of)刀具所适合加工的(of)工件材料有所不(No)同。

① 各種刀具材料抗粘接溫度高低(與鋼)爲(for)：PCBN>陶瓷>硬質合金>HSS。

② 各種刀具材料抗氧化溫度高低爲(for)：陶瓷>PCBN>硬質合金>金剛石>HSS。

③ 種刀具材料的(of)擴散強度大(big)小(對鋼鐵)爲(for)：金剛石>Si3N4基陶瓷>PCBN>A1203基陶瓷。擴散強度大(big)小(對钛)爲(for)：A1203基陶瓷>PCBN>SiC>Si3N4>金剛石。

4．數控刀具材料的(of)合理選擇

一(one)般而言，PCBN、陶瓷刀具、塗層硬質合金及TiCN基硬質合金刀具适合于(At)鋼鐵等黑色金屬的(of)數控加工；而PCD刀具适合于(At)對Al、Mg、Cu等有色金屬材料及其合金和(and)非金屬材料的(of)加工。下表列出(out)了(Got it)上(superior)述刀具材料所适合加工的(of)一(one)些工件材料。

刀具材料所适合加工的(of)一(one)些工件材料