好(hao)馬需配(pei)好(hao)鞍，使用(yong)(yong)先進的(de)加(jia)工設備，如果使用(yong)(yong)的(de)刀(dao)具不對(dui)也是白搭！選用(yong)(yong)合(he)適的(de)刀(dao)具材料(liao)，對(dui)刀(dao)具使用(yong)(yong)壽命、加(jia)工效率、加(jia)工質量(liang)和(he)加(jia)工成(cheng)本等都有很大影響。本文提供了關于刀(dao)具知識的(de)干貨，收藏轉發，一起學習吧。

一、刀(dao)具材料應(ying)具備(bei)基本性能

刀具(ju)材料的選擇對刀具(ju)壽命、加工(gong)(gong)效率、加工(gong)(gong)質量和加工(gong)(gong)成本等的影響很(hen)大。刀具(ju)切削(xue)時(shi)要(yao)承受高(gao)壓、高(gao)溫、摩擦、沖擊和振動等作用。因此，刀具(ju)材料應具(ju)備如下一些基(ji)本性能：

(1) 硬度和耐磨(mo)性(xing)。刀具(ju)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)硬度****高于工(gong)件材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)硬度，一般(ban)要求在60HRC以(yi)上(shang)。刀具(ju)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)硬度越高，耐磨(mo)性(xing)就越好(hao)。

(2) 強度(du)和(he)韌(ren)性(xing)。刀具材料(liao)應具備(bei)較高(gao)的強度(du)和(he)韌(ren)性(xing)，以(yi)便(bian)承(cheng)受切(qie)削力、沖擊和(he)振動,防止刀具脆性(xing)斷裂(lie)和(he)崩(beng)刃。

(3) 耐熱性。刀具材料的(de)(de)耐熱性要好，能(neng)承受高的(de)(de)切(qie)削(xue)溫度，具備(bei)良(liang)好的(de)(de)抗氧化(hua)能(neng)力。

(4) 工(gong)藝性(xing)(xing)能(neng)和經(jing)濟性(xing)(xing)。刀具材料應具備(bei)好的鍛造(zao)性(xing)(xing)能(neng)、熱處理性(xing)(xing)能(neng)、焊(han)接性(xing)(xing)能(neng)；磨削加工(gong)性(xing)(xing)能(neng)等，而(er)且(qie)要追(zhui)求高的性(xing)(xing)能(neng)價格(ge)比。

二(er)、刀具材(cai)料的種類、性能、特(te)點(dian)、應(ying)用

1．金剛石刀具材料

金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)碳的(de)(de)同素異構體(ti)，它是(shi)(shi)自然界(jie)已(yi)經發現(xian)(xian)的(de)(de)硬(ying)的(de)(de)一種(zhong)材料。金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)刀(dao)具(ju)具(ju)有高(gao)(gao)硬(ying)度、高(gao)(gao)耐(nai)磨性和(he)高(gao)(gao)導熱性能，在(zai)有色金(jin)屬(shu)和(he)非金(jin)屬(shu)材料加工(gong)中(zhong)廣泛的(de)(de)應用。尤其在(zai)鋁(lv)和(he)硅(gui)鋁(lv)合金(jin)高(gao)(gao)速切(qie)(qie)削加工(gong)中(zhong)，金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)刀(dao)具(ju)是(shi)(shi)難以替代(dai)的(de)(de)主要(yao)切(qie)(qie)削刀(dao)具(ju)品種(zhong)。可實現(xian)(xian)率、高(gao)(gao)穩定(ding)性、長壽命加工(gong)的(de)(de)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)刀(dao)具(ju)是(shi)(shi)現(xian)(xian)代(dai)數控加工(gong)中(zhong)不(bu)可缺少的(de)(de)重(zhong)要(yao)工(gong)具(ju)。

⑴ 金剛石刀具的種類

① 天(tian)然金剛石刀具：天(tian)然金剛石作(zuo)為切削(xue)(xue)刀具已有(you)上百年的(de)(de)歷(li)史了(le)，天(tian)然單晶金剛石刀具經過(guo)精細(xi)研(yan)磨，刃口能(neng)磨得極其鋒利(li)，刃口半徑可達0.002μm，能(neng)實(shi)現超(chao)(chao)薄切削(xue)(xue)，可以加(jia)工出極高(gao)的(de)(de)工件精度和極低(di)的(de)(de)表面粗糙度，是(shi)公認的(de)(de)、理想的(de)(de)和不能(neng)代替的(de)(de)超(chao)(chao)精密(mi)加(jia)工刀具。

② PCD金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石刀(dao)(dao)具(ju)：天然(ran)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石價格昂貴(gui)，金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石廣泛應用(yong)于切削(xue)加(jia)工(gong)的(de)還(huan)是(shi)聚晶金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(PCD)，自20世紀70年代(dai)初，采用(yong)高溫高壓合成(cheng)技術制備的(de)聚晶金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(Polycrystauine diamond，簡稱PCD刀(dao)(dao)片研制成(cheng)功以后(hou)，在很多場合下天然(ran)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石刀(dao)(dao)具(ju)已經被(bei)人造(zao)聚晶金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石所代(dai)替(ti)。PCD原(yuan)料來源(yuan)豐富，其(qi)價格只(zhi)有天然(ran)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石的(de)幾十分之一至十幾分之一。PCD刀(dao)(dao)具(ju)無法磨出極(ji)其(qi)鋒利的(de)刃口(kou)，加(jia)工(gong)的(de)工(gong)件表面(mian)質量也(ye)不(bu)如天然(ran)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石，現在工(gong)業中還(huan)不(bu)能方(fang)便地(di)制造(zao)帶有斷屑槽的(de)PCD刀(dao)(dao)片。因此，PCD只(zhi)能用(yong)于有色金(jin)(jin)(jin)(jin)屬和非(fei)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬的(de)精切，很難達(da)到超(chao)精密(mi)鏡面(mian)切削(xue)。

③ CVD金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)刀(dao)具(ju)：自從20世紀70年(nian)代末至80年(nian)代初，CVD金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)技(ji)術(shu)在(zai)(zai)日(ri)本出(chu)現。CVD金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)是指用化(hua)學氣相(xiang)沉積法(CVD)在(zai)(zai)異質基體(ti)(如硬質合金(jin)(jin)、陶瓷等)上合成金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)膜，CVD金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)具(ju)有與天然(ran)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)完全相(xiang)同的結構(gou)和特性。CVD金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)的性能與天然(ran)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)相(xiang)比十分接(jie)近，兼有天然(ran)單晶金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)和聚晶金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(PCD)的優(you)點，在(zai)(zai)一定程度上又克服了它(ta)們的不足。

⑵ 金(jin)剛(gang)石刀具的性能特點(dian)

① 極(ji)高(gao)的(de)(de)硬度(du)和耐磨性(xing)：天然金(jin)剛(gang)石是自然界已經(jing)發現的(de)(de)硬的(de)(de)物(wu)質(zhi)。金(jin)剛(gang)石具(ju)(ju)有極(ji)高(gao)的(de)(de)耐磨性(xing)，加工高(gao)硬度(du)材料(liao)時(shi)，金(jin)剛(gang)石刀具(ju)(ju)的(de)(de)壽命為硬質(zhi)合金(jin)刀具(ju)(ju)的(de)(de)lO～100倍，甚(shen)至(zhi)高(gao)達幾百倍。

② 具有(you)很低(di)(di)的摩(mo)擦系數：金剛石與一些有(you)色金屬之(zhi)間(jian)的摩(mo)擦系數比其(qi)他刀具都低(di)(di)，摩(mo)擦系數低(di)(di)，加工時變形小，可(ke)減小切削力。

③ 切削刃非常(chang)鋒利：金剛石刀具的切削刃可以磨得(de)非常(chang)鋒利，天然單晶(jing)金剛石刀具可高達0.002～0.008μm，能進(jin)行(xing)超薄切削和超精密加工。

④ 具有很(hen)高的導(dao)(dao)熱(re)(re)性能(neng)：金剛(gang)石的導(dao)(dao)熱(re)(re)系數及熱(re)(re)擴(kuo)散率高，切削熱(re)(re)容易散出，刀具切削部分溫度低。

⑤ 具有較低的(de)熱膨(peng)(peng)脹系數：金剛石的(de)熱膨(peng)(peng)脹系數比硬質合(he)金小幾(ji)倍，由切削熱引起的(de)刀具尺寸(cun)的(de)變化很小，這對尺寸(cun)精度要(yao)求很高(gao)的(de)精密和超精密加工來說尤為重要(yao)。

⑶ 金(jin)剛石(shi)刀具的應用

金剛石刀(dao)具多用于(yu)在高(gao)速(su)下對(dui)有(you)色金屬(shu)(shu)及(ji)非(fei)金屬(shu)(shu)材(cai)料進行(xing)精(jing)細(xi)切削及(ji)鏜孔。適(shi)合加工各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)耐(nai)磨非(fei)金屬(shu)(shu)，如玻璃鋼粉(fen)末冶金毛坯，陶瓷(ci)材(cai)料等(deng)；各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)耐(nai)磨有(you)色金屬(shu)(shu)，如各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)硅鋁合金；各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)有(you)色金屬(shu)(shu)光整加工。

金(jin)剛石(shi)刀具(ju)的(de)不足之處是熱穩(wen)定性較(jiao)差，切(qie)削(xue)溫度超(chao)過700℃～800℃時，就會完(wan)全(quan)失去其(qi)硬度；此外，它不適于切(qie)削(xue)黑色金(jin)屬(shu)，因為(wei)金(jin)剛石(shi)(碳(tan))在高溫下容易與鐵原子作用(yong)，使(shi)碳(tan)原子轉(zhuan)化為(wei)石(shi)墨結(jie)構，刀具(ju)極易損壞(huai)。

2．立方氮化硼刀具材料(liao)

用(yong)與金剛(gang)石(shi)制造方法(fa)相(xiang)似(si)的(de)方法(fa)合成的(de)**種超硬材料—立方氮(dan)化硼(CBN)，在硬度和熱(re)導率方面(mian)僅(jin)次于(yu)金剛(gang)石(shi)，熱(re)穩(wen)定性極好，在大氣中加熱(re)至(zhi)10000C也不發生氧化。CBN對于(yu)黑色(se)金屬具有極為穩(wen)定的(de)化學(xue)性能，可以廣泛(fan)用(yong)于(yu)鋼(gang)鐵制品的(de)加工。

⑴ 立方氮化硼刀具(ju)的(de)種類

立方氮化硼(CBN)是自(zi)然(ran)界中不(bu)存在的物質，有單晶體和(he)多晶體之(zhi)分，即CBN單晶和(he)聚晶立方氮化硼(Polycrystalline cubic bornnitride，簡稱PCBN)。CBN是氮化硼(BN)的同(tong)素異構體之(zhi)一，結構與金剛(gang)石相似(si)。

PCBN（聚晶立方(fang)氮化硼）是在高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)下將微(wei)細(xi)的(de)CBN材(cai)料通過結(jie)合相(TiC、TiN、Al、Ti等)燒結(jie)在一起的(de)多晶材(cai)料，是目(mu)前利(li)用(yong)人工合成的(de)硬(ying)度(du)僅次(ci)于金剛石(shi)的(de)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)材(cai)料，它與金剛石(shi)統稱為超(chao)硬(ying)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)材(cai)料。PCBN主要用(yong)于制作刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)或(huo)其他工具(ju)(ju)(ju)。

PCBN刀(dao)具可分(fen)為整體PCBN刀(dao)片和(he)與(yu)硬(ying)質(zhi)合(he)(he)金復合(he)(he)燒結的PCBN復合(he)(he)刀(dao)片。

PCBN復(fu)合刀片是在強(qiang)(qiang)度(du)和(he)韌(ren)性較好的(de)硬質合金上燒(shao)結(jie)一層O.5～1.0mm厚的(de)PCBN而成的(de)，其(qi)性能兼有(you)較好的(de)韌(ren)性和(he)較高的(de)硬度(du)及耐磨(mo)性，它解決(jue)了CBN刀片抗(kang)彎強(qiang)(qiang)度(du)低和(he)焊(han)接(jie)困難等問題。

⑵ 立方氮化硼的主要性能、特(te)點

立方(fang)氮化硼的硬度雖略次于金剛(gang)石(shi)，但卻遠(yuan)遠(yuan)高于其(qi)他高硬度材(cai)料(liao)。CBN的突出(chu)優(you)點(dian)(dian)是(shi)熱穩(wen)定性(xing)(xing)比金剛(gang)石(shi)高得多，可達(da)1200℃以上(金剛(gang)石(shi)為700～800℃)，另一個突出(chu)優(you)點(dian)(dian)是(shi)化學惰(duo)性(xing)(xing)大，與鐵元素在1200～1300℃下也不起化學反應(ying)。立方(fang)氮化硼的主要性(xing)(xing)能特點(dian)(dian)如下。

① 高的(de)硬度(du)和耐磨(mo)(mo)性：CBN晶體結構與(yu)金剛石(shi)相似，具有與(yu)金剛石(shi)相近(jin)的(de)硬度(du)和強度(du)。PCBN特(te)別(bie)適合于加工從前只能磨(mo)(mo)削的(de)高硬度(du)材料，能獲得(de)較好(hao)的(de)工件表(biao)面質量。

② 具有很高的(de)熱(re)穩定性：CBN的(de)耐熱(re)性可達1400～1500℃，比金(jin)剛石的(de)耐熱(re)性(700～800℃)幾乎(hu)高l倍。PCBN刀(dao)具可用比硬質合(he)金(jin)刀(dao)具高3～5倍的(de)速(su)度高速(su)切削高溫合(he)金(jin)和淬硬鋼。

③ 優良的(de)化學(xue)穩定(ding)性：與(yu)鐵系材料到1200—1300℃時也不起(qi)化學(xue)作(zuo)用，不會像金(jin)剛石那樣急劇磨(mo)損，這時它(ta)仍能保持硬(ying)質(zhi)合金(jin)的(de)硬(ying)度；PCBN刀具適(shi)合于(yu)切削淬火鋼零(ling)件和冷硬(ying)鑄(zhu)鐵，可廣(guang)泛應用于(yu)鑄(zhu)鐵的(de)高(gao)速(su)切削。

④ 具(ju)有較好的熱導(dao)性：CBN的熱導(dao)性雖然趕不上金(jin)剛(gang)石(shi)，但是在各類刀具(ju)材料中PCBN的熱導(dao)性僅次于金(jin)剛(gang)石(shi)，大大高于高速鋼(gang)和硬質合金(jin)。

⑤ 具(ju)有較(jiao)低的(de)摩擦系數(shu)：低的(de)摩擦系數(shu)可導致切削時切削力減小，切削溫度降低，加工表面(mian)質量提高。

⑶ 立方氮化硼(peng)刀具應用(yong)

立方氮化硼(peng)適于用來(lai)精(jing)加工(gong)各種淬火(huo)鋼、硬(ying)鑄鐵、高(gao)溫合金、硬(ying)質合金、表面噴涂材料(liao)等(deng)難切削材料(liao)。加工(gong)精(jing)度(du)可達IT5(孔(kong)為IT6)，表面粗(cu)糙(cao)度(du)值可小至(zhi)Ra1.25～0.20μm。

立方氮化硼刀具材料(liao)(liao)韌性和抗彎強(qiang)度較差。因(yin)此，立方氮化硼車刀不宜用于低速(su)、沖擊載荷大的(de)粗加工(gong)；同(tong)時不適(shi)合(he)切削(xue)塑(su)性大的(de)材料(liao)(liao)(如鋁合(he)金(jin)、銅合(he)金(jin)、鎳基合(he)金(jin)、塑(su)性大的(de)鋼等)，因(yin)為切削(xue)這些金(jin)屬(shu)時會產(chan)生嚴重的(de)積屑瘤，而使加工(gong)表面惡化。

3．陶瓷刀具材料

陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)刀(dao)具(ju)(ju)具(ju)(ju)有硬(ying)度高(gao)、耐磨性(xing)能好、耐熱性(xing)和化學穩定性(xing)優良等(deng)特點，且不(bu)(bu)易與金(jin)屬(shu)產生粘接(jie)。陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)刀(dao)具(ju)(ju)在數控加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)中占有十(shi)分重要(yao)的(de)(de)地位，陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)刀(dao)具(ju)(ju)已成為高(gao)速切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)及難加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)材(cai)料(liao)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)的(de)(de)主要(yao)刀(dao)具(ju)(ju)之一。陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)刀(dao)具(ju)(ju)廣泛應用(yong)于高(gao)速切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)、干(gan)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)、硬(ying)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)以及難加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)材(cai)料(liao)的(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)。陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)刀(dao)具(ju)(ju)可以加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)傳統刀(dao)具(ju)(ju)根本(ben)(ben)不(bu)(bu)能加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)的(de)(de)高(gao)硬(ying)材(cai)料(liao)，實現(xian)“以車代磨”；陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)刀(dao)具(ju)(ju)的(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)速度可以比硬(ying)質合金(jin)刀(dao)具(ju)(ju)高(gao)2～lO倍，從而(er)大大提(ti)高(gao)了切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)效率；陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)刀(dao)具(ju)(ju)材(cai)料(liao)使用(yong)的(de)(de)主要(yao)原(yuan)料(liao)是地殼中豐富的(de)(de)元(yuan)素(su)，因(yin)此(ci)，陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)刀(dao)具(ju)(ju)的(de)(de)推廣應用(yong)對提(ti)高(gao)率、降低加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)成本(ben)(ben)、節省(sheng)戰略性(xing)貴重金(jin)屬(shu)具(ju)(ju)有十(shi)分重要(yao)的(de)(de)意義，也將極大促進切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)技術的(de)(de)進步。

⑴ 陶瓷(ci)刀具(ju)材料的(de)種類

陶(tao)瓷(ci)刀具(ju)材(cai)料(liao)種類一般可分(fen)為氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)基(ji)陶(tao)瓷(ci)、氮化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)基(ji)陶(tao)瓷(ci)、復合氮化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)一氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)基(ji)陶(tao)瓷(ci)三大類。其中(zhong)以(yi)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)基(ji)和氮化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)基(ji)陶(tao)瓷(ci)刀具(ju)材(cai)料(liao)應用為廣泛(fan)。氮化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)基(ji)陶(tao)瓷(ci)的性能更(geng)優越于氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)基(ji)陶(tao)瓷(ci)。

⑵ 陶瓷刀具的性能、特點

① 硬(ying)(ying)度(du)高(gao)(gao)、耐磨性能(neng)好：陶瓷(ci)刀具的硬(ying)(ying)度(du)雖然不及PCD和(he)PCBN高(gao)(gao)，但(dan)大(da)(da)大(da)(da)高(gao)(gao)于(yu)硬(ying)(ying)質合(he)金和(he)高(gao)(gao)速鋼刀具，達到93-95HRA。陶瓷(ci)刀具可以(yi)加工傳統刀具難(nan)以(yi)加工的高(gao)(gao)硬(ying)(ying)材(cai)料(liao)，適(shi)合(he)于(yu)高(gao)(gao)速切削和(he)硬(ying)(ying)切削。

② 耐高溫、耐熱(re)性好(hao)：陶瓷(ci)刀具(ju)在1200℃以上的高溫下仍能(neng)(neng)進(jin)行切(qie)削。陶瓷(ci)刀具(ju)具(ju)有很好(hao)的高溫力學性能(neng)(neng)， A12O3陶瓷(ci)刀具(ju)的抗(kang)氧(yang)化(hua)性能(neng)(neng)特(te)別好(hao)，切(qie)削刃即使(shi)處于赤熱(re)狀態，也能(neng)(neng)連(lian)續使(shi)用。因此(ci)，陶瓷(ci)刀具(ju)可(ke)以實現(xian)干切(qie)削，從而(er)可(ke)省去切(qie)削液。

③ 化學穩定性好(hao)：陶瓷刀具不(bu)易與金(jin)屬(shu)產(chan)生粘接(jie)，且(qie)耐腐蝕、化學穩定性好(hao)，可減小刀具的粘接(jie)磨(mo)損。

④ 摩(mo)擦(ca)系(xi)數低：陶瓷刀(dao)具與(yu)金屬(shu)的親(qin)合力小(xiao)，摩(mo)擦(ca)系(xi)數低，可降(jiang)低切削力和(he)切削溫(wen)度。

⑶ 陶瓷刀具有應用

陶(tao)瓷是主要用于高(gao)速精加(jia)工和(he)半精加(jia)工的刀(dao)具材(cai)(cai)料(liao)之一。陶(tao)瓷刀(dao)具適用于切(qie)削加(jia)工各種鑄(zhu)鐵(tie)(灰鑄(zhu)鐵(tie)、球墨鑄(zhu)鐵(tie)、可鍛鑄(zhu)鐵(tie)、冷硬鑄(zhu)鐵(tie)、高(gao)合(he)金(jin)耐(nai)磨鑄(zhu)鐵(tie))和(he)鋼(gang)材(cai)(cai)(碳素結構(gou)鋼(gang)、合(he)金(jin)結構(gou)鋼(gang)、高(gao)強度(du)鋼(gang)、高(gao)錳(meng)鋼(gang)、淬火(huo)鋼(gang)等)，也(ye)可用來切(qie)削銅合(he)金(jin)、石墨、工程塑料(liao)和(he)復合(he)材(cai)(cai)料(liao)。

陶瓷刀具材料性能上存在著抗彎(wan)強度低、沖擊韌(ren)性差問題(ti)，不適于在低速、沖擊負荷下切削。

4．涂層刀具材料

對刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)進行(xing)涂(tu)層(ceng)處(chu)理是提高(gao)(gao)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)性(xing)(xing)能的(de)重要途徑之一。涂(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)的(de)出現(xian)，使刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)切(qie)削性(xing)(xing)能有(you)了重大(da)突(tu)破(po)。涂(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)是在韌性(xing)(xing)較好刀(dao)(dao)體(ti)上，涂(tu)覆一層(ceng)或多層(ceng)耐(nai)磨性(xing)(xing)好的(de)難熔(rong)化合物(wu)，它(ta)將(jiang)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)基體(ti)與硬(ying)質涂(tu)層(ceng)相結合，從而使刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)性(xing)(xing)能大(da)大(da)提高(gao)(gao)。涂(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)可以(yi)提高(gao)(gao)加工效率、提高(gao)(gao)加工精度、延(yan)長刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)使用壽(shou)命、降低加工成本(ben)。

新型數(shu)(shu)控機床所用(yong)切(qie)削刀具(ju)(ju)(ju)中有80％左右使用(yong)涂(tu)層刀具(ju)(ju)(ju)。涂(tu)層刀具(ju)(ju)(ju)將是(shi)今后數(shu)(shu)控加(jia)工領域中重要的刀具(ju)(ju)(ju)品種。

⑴ 涂層刀具的種類

根據(ju)涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)方(fang)法不同，涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)可分為化學(xue)氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)沉(chen)(chen)積(ji)(CVD)涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)和物理氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)沉(chen)(chen)積(ji)(PVD)涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)。涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)硬質合金(jin)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)一(yi)般(ban)(ban)采用(yong)化學(xue)氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)沉(chen)(chen)積(ji)法，沉(chen)(chen)積(ji)溫(wen)度(du)在1000℃左(zuo)右。涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)高速(su)鋼刀(dao)(dao)具(ju)(ju)一(yi)般(ban)(ban)采用(yong)物理氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)沉(chen)(chen)積(ji)法，沉(chen)(chen)積(ji)溫(wen)度(du)在500℃左(zuo)右；

根據涂(tu)(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)基體材(cai)料(liao)的不(bu)同，涂(tu)(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)可(ke)分(fen)為硬質合金涂(tu)(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)、高速鋼涂(tu)(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)、以及(ji)在陶瓷和超(chao)硬材(cai)料(liao)(金剛(gang)石和立方(fang)氮化(hua)硼)上的涂(tu)(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)等。

根據涂(tu)層(ceng)材料的(de)性(xing)質，涂(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)又(you)可(ke)(ke)分為兩大類，即“硬(ying)”涂(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)和(he) ‘軟”涂(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)。“硬(ying)”涂(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)追求的(de)主要(yao)目標是高(gao)的(de)硬(ying)度和(he)耐磨性(xing)，其主要(yao)優點是硬(ying)度高(gao)、耐磨性(xing)能(neng)好，典(dian)型的(de)是TiC和(he)TiN涂(tu)層(ceng)。“軟”涂(tu)層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)追求的(de)目標是低(di)摩擦系數，也(ye)稱為自潤滑(hua)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)，它與工件(jian)材料的(de)摩擦系數很(hen)低(di)，只(zhi)有0.1左右，可(ke)(ke)減小粘(zhan)接，減輕摩擦，降低(di)切(qie)削(xue)力和(he)切(qie)削(xue)溫度。

近開發了納米涂(tu)層(ceng) (Nanoeoating)刀具(ju)(ju)。這種涂(tu)層(ceng)刀具(ju)(ju)可采用多(duo)種涂(tu)層(ceng)材(cai)(cai)料(liao)的(de)不同(tong)組合 (如金(jin)屬／金(jin)屬、金(jin)屬／陶(tao)瓷、陶(tao)瓷／陶(tao)瓷等)，以滿足(zu)不同(tong)的(de)功能(neng)和性能(neng)要求。設計合理的(de)納米涂(tu)層(ceng)可使刀具(ju)(ju)材(cai)(cai)料(liao)具(ju)(ju)有優異的(de)減摩抗磨功能(neng)和自潤(run)滑性能(neng)，適合于(yu)高速干切削。

⑵ 涂層刀具的特點

① 力學和(he)(he)(he)切(qie)(qie)削性(xing)能好：涂層刀(dao)具(ju)(ju)將基體材料和(he)(he)(he)涂層材料的(de)優(you)良性(xing)能結(jie)合起來，既(ji)保(bao)持了基體良好的(de)韌性(xing)和(he)(he)(he)較高的(de)強度，又具(ju)(ju)有涂層的(de)高硬度、高耐磨性(xing)和(he)(he)(he)低摩擦系數(shu)。因此(ci)，涂層刀(dao)具(ju)(ju)的(de)切(qie)(qie)削速度比(bi)未涂層刀(dao)具(ju)(ju)可提高2倍以上(shang)，并允許有較高的(de)進(jin)給量。涂層刀(dao)具(ju)(ju)的(de)壽命也提高。

② 通用(yong)(yong)性強(qiang)：涂(tu)層(ceng)刀(dao)具(ju)通用(yong)(yong)性廣，加工范(fan)圍顯(xian)著(zhu)擴大，一種涂(tu)層(ceng)刀(dao)具(ju)可以代替(ti)數種非涂(tu)層(ceng)刀(dao)具(ju)使(shi)用(yong)(yong)。

③ 涂(tu)層(ceng)(ceng)厚度(du)：隨涂(tu)層(ceng)(ceng)厚度(du)的增(zeng)加(jia)刀具壽命(ming)也會增(zeng)加(jia)，但當涂(tu)層(ceng)(ceng)厚度(du)達到(dao)飽和，刀具壽命(ming)不再明顯增(zeng)加(jia)。涂(tu)層(ceng)(ceng)太厚時，易引起剝離；涂(tu)層(ceng)(ceng)太薄(bo)時，則耐磨(mo)性能差(cha)。

④ 重磨(mo)性(xing)(xing)：涂(tu)(tu)層刀片重磨(mo)性(xing)(xing)差(cha)、涂(tu)(tu)層設備(bei)復雜、工藝要求高、涂(tu)(tu)層時間長。

⑤ 涂層(ceng)(ceng)材料：不(bu)同涂層(ceng)(ceng)材料的刀(dao)具，切(qie)削性能不(bu)一樣(yang)。如(ru)：低速切(qie)削時，TiC涂層(ceng)(ceng)占有(you)優勢；高速切(qie)削時，TiN 較(jiao)合適(shi)。

⑶ 涂層刀具的應用

涂(tu)層刀(dao)具在數控加(jia)工(gong)(gong)領域有巨大(da)潛力，將是今(jin)后數控加(jia)工(gong)(gong)領域中重要的刀(dao)具品種。涂(tu)層技(ji)術已(yi)應用于立(li)銑(xian)刀(dao)、鉸(jiao)刀(dao)、鉆(zhan)頭、復(fu)合孔(kong)加(jia)工(gong)(gong)刀(dao)具、齒輪滾刀(dao)、插齒刀(dao)、剃齒刀(dao)、成形(xing)拉刀(dao)及各種機夾(jia)可轉位刀(dao)片(pian)，滿足高速切削加(jia)工(gong)(gong)各種鋼(gang)和鑄(zhu)鐵、耐熱合金和有色金屬等(deng)材料(liao)的需要。

5．硬質合(he)金刀具材料

硬質(zhi)合(he)金(jin)(jin)刀(dao)具(ju)，特別是(shi)可轉(zhuan)位硬質(zhi)合(he)金(jin)(jin)刀(dao)具(ju)，是(shi)數控(kong)加(jia)工刀(dao)具(ju)的(de)(de)主(zhu)導產品,20世紀80年代以來，各種(zhong)整(zheng)體式(shi)和可轉(zhuan)位式(shi)硬質(zhi)合(he)金(jin)(jin)刀(dao)具(ju)或刀(dao)片的(de)(de)品種(zhong)已經擴展(zhan)到(dao)各種(zhong)切削刀(dao)具(ju)領(ling)域，其中(zhong)可轉(zhuan)位硬質(zhi)合(he)金(jin)(jin)刀(dao)具(ju)由(you)簡單(dan)的(de)(de)車(che)刀(dao)、面銑刀(dao)擴大到(dao)各種(zhong)精(jing)密、復雜、成形刀(dao)具(ju)領(ling)域。

⑴ 硬質合金刀具的種(zhong)類(lei)

按主要化學(xue)成分(fen)區分(fen)，硬(ying)質(zhi)合金(jin)可分(fen)為碳化鎢基硬(ying)質(zhi)合金(jin)和碳(氮)化鈦(TiC(N))基硬(ying)質(zhi)合金(jin)。

碳(tan)(tan)化鎢(wu)(wu)基硬質(zhi)合金(jin)包括鎢(wu)(wu)鈷類(YG)、鎢(wu)(wu)鈷鈦類(YT)、添加稀有(you)碳(tan)(tan)化物(wu)類(YW)三類，它們各有(you)優缺點，主要成分為碳(tan)(tan)化鎢(wu)(wu) (WC)、碳(tan)(tan)化鈦(TiC)、碳(tan)(tan)化鉭(tan)(TaC)、碳(tan)(tan)化鈮(NbC)等，常(chang)用的金(jin)屬粘接相(xiang)是Co。

碳(氮)化鈦基硬質合金(jin)是以TiC為主要成分(fen)(有些(xie)加入了(le)其他碳化物(wu)或氮化物(wu))的硬質合金(jin)，常用的金(jin)屬粘接(jie)相是Mo和Ni。

(國際(ji)標準化組織)將切削用硬質合金(jin)分為三類：

K類，包括Kl0～K40，相當于(yu)我國(guo)的YG類(主(zhu)要成分為WC．Co)。

P類(lei)，包括P01～P50，相當于我國的YT類(lei)(主要成分為WC．TiC．Co)。

M類(lei)，包(bao)括M10～M40，相當于我國的YW類(lei)(主要成分為WC-TiC-TaC(NbC)-Co)。

各個牌(pai)號分別以(yi)01～50之(zhi)間(jian)的數(shu)字表示從高硬度到韌性之(zhi)間(jian)的一(yi)系列合金。

⑵ 硬質合(he)金刀(dao)具(ju)的性能特(te)點

① 高(gao)硬(ying)(ying)度(du)(du)：硬(ying)(ying)質合(he)金(jin)(jin)(jin)刀具是由硬(ying)(ying)度(du)(du)和熔點很(hen)高(gao)的(de)(de)碳(tan)化(hua)物(wu)(稱(cheng)硬(ying)(ying)質相(xiang)(xiang))和金(jin)(jin)(jin)屬(shu)粘(zhan)(zhan)(zhan)結劑(稱(cheng)粘(zhan)(zhan)(zhan)接(jie)(jie)相(xiang)(xiang))經粉(fen)末冶金(jin)(jin)(jin)方法而(er)制(zhi)成的(de)(de)，其硬(ying)(ying)度(du)(du)達89～93HRA，遠高(gao)于高(gao)速鋼，在(zai)5400C時(shi)，硬(ying)(ying)度(du)(du)仍可達82～87HRA，與高(gao)速鋼常溫時(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)(83～86HRA)相(xiang)(xiang)同。硬(ying)(ying)質合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)值隨碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)性質、數量、粒度(du)(du)和金(jin)(jin)(jin)屬(shu)粘(zhan)(zhan)(zhan)接(jie)(jie)相(xiang)(xiang)的(de)(de)含(han)(han)量而(er)變化(hua)，一般(ban)隨粘(zhan)(zhan)(zhan)接(jie)(jie)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)相(xiang)(xiang)含(han)(han)量的(de)(de)增多而(er)降低。在(zai)粘(zhan)(zhan)(zhan)接(jie)(jie)相(xiang)(xiang)含(han)(han)量相(xiang)(xiang)同時(shi)，YT類合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)高(gao)于YG類合(he)金(jin)(jin)(jin)，添加TaC(NbC)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)具有較(jiao)高(gao)的(de)(de)高(gao)溫硬(ying)(ying)度(du)(du)。

② 抗(kang)彎(wan)(wan)(wan)強(qiang)度和(he)韌性(xing)：常(chang)用硬質(zhi)(zhi)合金(jin)的抗(kang)彎(wan)(wan)(wan)強(qiang)度在(zai)900～1500MPa范圍內。金(jin)屬粘(zhan)接相含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)越(yue)高(gao)，則抗(kang)彎(wan)(wan)(wan)強(qiang)度也就越(yue)高(gao)。當粘(zhan)接劑含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)相同時(shi)，YG類(WC-Co)合金(jin)的強(qiang)度高(gao)于YT類(WC-TiC-Co)合金(jin)，并隨(sui)著TiC含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的增加(jia)，強(qiang)度降低。硬質(zhi)(zhi)合金(jin)是脆性(xing)材料(liao)，常(chang)溫下其沖(chong)擊韌度僅為高(gao)速(su)鋼(gang)的1／30～1／8。

⑶ 常用(yong)硬質合(he)金(jin)刀具的應(ying)用(yong)

YG類合(he)(he)金(jin)主要(yao)用于(yu)加工鑄鐵、有(you)色金(jin)屬和非金(jin)屬材料。細晶粒硬(ying)(ying)(ying)質合(he)(he)金(jin)(如YG3X、YG6X)在含(han)鈷量相同時比中晶粒的(de)硬(ying)(ying)(ying)度和耐磨(mo)性要(yao)高些，適用于(yu)加工一些特殊(shu)的(de)硬(ying)(ying)(ying)鑄鐵、奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼、耐熱合(he)(he)金(jin)、鈦合(he)(he)金(jin)、硬(ying)(ying)(ying)青銅和耐磨(mo)的(de)絕緣材料等。

YT類(lei)(lei)硬質(zhi)合(he)金(jin)的突出優點是硬度(du)高(gao)(gao)、耐熱性好、高(gao)(gao)溫時(shi)的硬度(du)和抗壓(ya)強(qiang)度(du)比YG類(lei)(lei)高(gao)(gao)、抗氧化性能好。因此，當要求刀具有較高(gao)(gao)的耐熱性及(ji)耐磨性時(shi)，應選用(yong)TiC含量較高(gao)(gao)的牌號。YT類(lei)(lei)合(he)金(jin)適合(he)于加工(gong)塑性材料如鋼材，但不(bu)宜加工(gong)鈦合(he)金(jin)、硅鋁合(he)金(jin)。

YW類合(he)金兼具(ju)YG、YT類合(he)金的性(xing)能，綜合(he)性(xing)能好，它(ta)既可用于加(jia)工(gong)鋼料，又(you)可用于加(jia)工(gong)鑄(zhu)鐵(tie)和(he)有色金屬。這(zhe)類合(he)金如適當(dang)增加(jia)鈷(gu)含(han)量(liang)，強度可很高，可用于各種難(nan)加(jia)工(gong)材(cai)料的粗加(jia)工(gong)和(he)斷(duan)續切削。

6．高速鋼刀具

高(gao)速鋼(High Speed Steel，簡(jian)稱(cheng)HSS)是(shi)一(yi)(yi)種加入了較(jiao)多的(de)W、Mo、Cr、V等(deng)合金元素的(de)高(gao)合金工具(ju)(ju)(ju)(ju)鋼。高(gao)速鋼刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)在強(qiang)度、韌性及工藝性等(deng)方面具(ju)(ju)(ju)(ju)有(you)優良(liang)的(de)綜(zong)合性能，在復(fu)雜(za)(za)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)，尤其是(shi)制造孔加工刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)、銑刀(dao)(dao)、螺紋刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)、拉刀(dao)(dao)、切齒刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)等(deng)一(yi)(yi)些刃(ren)形(xing)復(fu)雜(za)(za)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)，高(gao)速鋼仍占(zhan)據主要地(di)位。高(gao)速鋼刀(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)易于磨出鋒利的(de)切削刃(ren)。

按用途不同，高(gao)速(su)(su)鋼(gang)可分為通用型高(gao)速(su)(su)鋼(gang)和高(gao)性能高(gao)速(su)(su)鋼(gang)。

⑴ 通用(yong)型高速鋼刀具

通(tong)用型(xing)高(gao)(gao)速(su)鋼(gang)(gang)。一(yi)般可分鎢鋼(gang)(gang)、鎢鉬(mu)鋼(gang)(gang)兩類。這類高(gao)(gao)速(su)鋼(gang)(gang)含(han)加(C)為(wei)(wei)0.7％～0.9％。按鋼(gang)(gang)中含(han)鎢量的不(bu)同，可分為(wei)(wei)含(han)W為(wei)(wei)12％或(huo)18％的鎢鋼(gang)(gang)，含(han)W為(wei)(wei)6％或(huo)8％的鎢鉬(mu)系鋼(gang)(gang)，含(han)W為(wei)(wei)2％或(huo)不(bu)含(han)W的鉬(mu)鋼(gang)(gang)。通(tong)用型(xing)高(gao)(gao)速(su)鋼(gang)(gang)具有一(yi)定的硬度(63-66HRC)和(he)耐磨性(xing)、高(gao)(gao)的強(qiang)度和(he)韌(ren)性(xing)、良好(hao)的塑(su)性(xing)和(he)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝性(xing)，因此廣泛用于制(zhi)造各種復雜刀具。

① 鎢鋼：通用(yong)型高(gao)速鋼鎢鋼的(de)(de)典型牌號為W18Cr4V，(簡稱W18)，具有較(jiao)好的(de)(de)綜合性能，在6000C 時的(de)(de)高(gao)溫硬度為48.5HRC，可(ke)用(yong)于制造各種復雜刀具。它有可(ke)磨削性好、脫碳敏感性小等優點，但由于碳化物含量較(jiao)高(gao)，分布(bu)較(jiao)不(bu)均勻，顆粒(li)較(jiao)大，強(qiang)度和韌性不(bu)高(gao)。

② 鎢鉬(mu)鋼：是指將(jiang)鎢鋼中(zhong)的一(yi)部分鎢用鉬(mu)代替所獲得的一(yi)種高速鋼。鎢鉬(mu)鋼的典型牌號(hao)是W6Mo5Cr4V2，(簡稱(cheng)(cheng)M2)。M2的碳化物顆粒細(xi)小均勻，強度、韌性(xing)和高溫(wen)塑性(xing)都比W18Cr4V好。另一(yi)種鎢鉬(mu)鋼為W9Mo3Cr4V(簡稱(cheng)(cheng)W9)，其熱穩(wen)定性(xing)略高于M2鋼，抗彎強度和韌性(xing)都比W6M05Cr4V2好，具有(you)良好的可加工性(xing)能。

⑵ 高性(xing)能高速鋼刀具(ju)

高性能高速鋼是指在通用型高速鋼成分中(zhong)再增(zeng)加(jia)一些(xie)含碳(tan)量(liang)、含釩量(liang)及添加(jia)Co、Al等(deng)合(he)金(jin)元(yuan)素(su)的(de)新鋼種，從(cong)而(er)可提高它的(de)耐熱性和耐磨(mo)性。主要有以下幾大類

① 高碳高速(su)(su)鋼。高碳高速(su)(su)鋼（如(ru)95W18Cr4V），常(chang)溫和(he)高溫硬度(du)較高，適于制造(zao)加(jia)工(gong)普通鋼和(he)鑄鐵(tie)、耐磨性要求較高的(de)鉆頭、鉸刀(dao)、絲錐(zhui)和(he)銑刀(dao)等或(huo)加(jia)工(gong)較硬材料的(de)刀(dao)具，不宜承受大的(de)沖擊。

② 高(gao)釩(fan)高(gao)速鋼。典(dian)型牌(pai)號，如，W12Cr4V4Mo，（簡稱EV4），含V提高(gao)到3％一(yi)5％，耐磨性好(hao)，適(shi)合切削對刀具磨損極大的材(cai)料，如纖維、硬橡(xiang)膠、塑料等，也可用于加工不銹鋼、高(gao)強度鋼和(he)高(gao)溫(wen)合金等材(cai)料。

③ 鈷(gu)(gu)高速鋼(gang)。屬含鈷(gu)(gu)超硬(ying)高速鋼(gang)，典型牌號，如，W2Mo9Cr4VCo8 ，(簡稱M42)，有很高的硬(ying)度，其硬(ying)度可達69-70HRC，適合(he)于加(jia)工高強度耐熱鋼(gang)、高溫合(he)金、鈦合(he)金等難加(jia)工材料，M42可磨削性好，適于制作(zuo)精密(mi)復雜刀(dao)具(ju)，但不宜在沖擊切削條件(jian)下工作(zuo)。

④ 鋁(lv)高速(su)鋼。屬含鋁(lv)超硬(ying)高速(su)鋼，典(dian)型牌號，如，W6Mo5Cr4V2Al，(簡稱501)，6000C時的高溫(wen)硬(ying)度(du)也達(da)到(dao)54HRC，切削性能相(xiang)當于M42，適宜制(zhi)造銑刀(dao)(dao)、鉆頭、鉸刀(dao)(dao)、齒輪刀(dao)(dao)具、拉刀(dao)(dao)等，用于加工合(he)(he)金(jin)鋼、不銹鋼、高強度(du)鋼和高溫(wen)合(he)(he)金(jin)等材料(liao)。

⑤ 氮超硬(ying)高(gao)速鋼。典型牌號，如，W12M03Cr4V3N，簡稱(cheng)(V3N)，屬含氮超硬(ying)高(gao)速鋼，硬(ying)度(du)、強度(du)、韌性與(yu)M42相當，可作為(wei)含鈷高(gao)速鋼的替代品(pin)，用(yong)于低速切削(xue)難加工(gong)材料(liao)和低速高(gao)精加工(gong)。

⑶ 熔煉高(gao)速鋼和(he)粉末冶金高(gao)速鋼

按制造工(gong)藝不同(tong)，高(gao)速鋼(gang)可分為熔煉高(gao)速鋼(gang)和粉末冶金高(gao)速鋼(gang)。

① 熔煉(lian)高(gao)(gao)速(su)(su)鋼(gang)：普通(tong)高(gao)(gao)速(su)(su)鋼(gang)和高(gao)(gao)性(xing)(xing)能高(gao)(gao)速(su)(su)鋼(gang)都是用熔煉(lian)方法制(zhi)造(zao)的(de)。它們經過冶煉(lian)、鑄錠(ding)和鍍(du)軋(ya)等工藝制(zhi)成刀具。熔煉(lian)高(gao)(gao)速(su)(su)鋼(gang)容(rong)易出現的(de)嚴重問題是碳化(hua)物偏析，硬(ying)而脆(cui)的(de)碳化(hua)物在高(gao)(gao)速(su)(su)鋼(gang)中(zhong)分布不(bu)均勻，且(qie)晶粒粗大 (可達幾十個微米(mi))，對高(gao)(gao)速(su)(su)鋼(gang)刀具的(de)耐磨性(xing)(xing)、韌(ren)性(xing)(xing)及切削(xue)性(xing)(xing)能產(chan)生不(bu)利影響。

② 粉(fen)末(mo)(mo)(mo)冶(ye)金高(gao)速(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(PM HSS)：粉(fen)末(mo)(mo)(mo)冶(ye)金高(gao)速(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(PM HSS)是將(jiang)(jiang)高(gao)頻感應爐熔煉(lian)出的鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液，用高(gao)壓氬氣或(huo)純氮氣使之(zhi)霧化(hua)，再急冷而細(xi)小均勻(yun)的結(jie)晶(jing)組織(高(gao)速(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)粉(fen)末(mo)(mo)(mo))，再將(jiang)(jiang)所得的粉(fen)末(mo)(mo)(mo)在高(gao)溫、高(gao)壓下壓制(zhi)成(cheng)刀(dao)(dao)坯(pi)，或(huo)先制(zhi)成(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)坯(pi)再經過鍛造、軋制(zhi)成(cheng)刀(dao)(dao)具形狀。與(yu)熔融法制(zhi)造的高(gao)速(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相(xiang)比，PM HSS具有(you)優點是：碳化(hua)物晶(jing)粒(li)細(xi)小均勻(yun),強度和韌性、耐磨性相(xiang)對熔煉(lian)高(gao)速(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)都提高(gao)不少(shao)。在復雜數控(kong)刀(dao)(dao)具領域PM HSS刀(dao)(dao)具將(jiang)(jiang)會進一(yi)步發(fa)展而占重要地位。典型(xing)牌(pai)號(hao)，如F15、FR71、GFl、GF2、GF3、PT1 、PVN等，可用來制(zhi)造大尺寸、承受重載、沖(chong)擊(ji)性大的刀(dao)(dao)具，也可用來制(zhi)造精密(mi)刀(dao)(dao)具。

三、數控刀具材(cai)料(liao)的選(xuan)用原則

目前廣(guang)泛應用的數控刀(dao)具(ju)(ju)材料主(zhu)要有金剛(gang)石刀(dao)具(ju)(ju)、立方氮化硼刀(dao)具(ju)(ju)、陶(tao)瓷刀(dao)具(ju)(ju)、涂層(ceng)刀(dao)具(ju)(ju)、硬質合金刀(dao)具(ju)(ju)和高速鋼(gang)刀(dao)具(ju)(ju)等。刀(dao)具(ju)(ju)材料總牌號多，其性能相差很大。如下表(biao)各種(zhong)刀(dao)具(ju)(ju)材料的主(zhu)要性能指標。

各(ge)種(zhong)刀具材料的(de)主要性能指(zhi)標

數控加(jia)(jia)工(gong)(gong)用刀具(ju)(ju)材料(liao)****根據所加(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)工(gong)(gong)件(jian)和(he)加(jia)(jia)工(gong)(gong)性(xing)質來(lai)選擇。刀具(ju)(ju)材料(liao)的(de)選用應與加(jia)(jia)工(gong)(gong)對(dui)象(xiang)合理匹(pi)配，切削(xue)刀具(ju)(ju)材料(liao)與加(jia)(jia)工(gong)(gong)對(dui)象(xiang)的(de)匹(pi)配，主要指(zhi)二(er)者的(de)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)(neng)、物理性(xing)能(neng)(neng)和(he)化(hua)學(xue)性(xing)能(neng)(neng)相匹(pi)配，以獲得(de)長的(de)刀具(ju)(ju)壽命和(he)的(de)切削(xue)加(jia)(jia)工(gong)(gong)率(lv)。

1．切削(xue)刀具材料(liao)與加工對象(xiang)的力(li)學性(xing)能匹(pi)配(pei)

切(qie)削(xue)刀具(ju)與加工(gong)對象的力(li)(li)學性(xing)能(neng)匹(pi)配(pei)問題(ti)主要(yao)是指刀具(ju)與工(gong)件(jian)材料(liao)(liao)的強度、韌性(xing)和硬度等力(li)(li)學性(xing)能(neng)參數要(yao)相匹(pi)配(pei)。具(ju)有不(bu)同(tong)力(li)(li)學性(xing)能(neng)的刀具(ju)材料(liao)(liao)所適(shi)合(he)加工(gong)的工(gong)件(jian)材料(liao)(liao)有所不(bu)同(tong)。

① 刀(dao)具(ju)(ju)材料硬(ying)(ying)度順序為(wei)：金剛石刀(dao)具(ju)(ju)>立方氮化硼刀(dao)具(ju)(ju)>陶瓷(ci)刀(dao)具(ju)(ju)>硬(ying)(ying)質合金>高速(su)鋼。

② 刀具(ju)材料的抗彎強度順序為：高速(su)鋼(gang)>硬質(zhi)合(he)金(jin)>陶瓷(ci)刀具(ju)>金(jin)剛石和立(li)方(fang)氮化硼刀具(ju)。

③ 刀具材料的韌度大小順序為：高(gao)速(su)鋼>硬質合金>立(li)方氮化硼、金剛(gang)石和陶瓷刀具。

高(gao)硬(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)的(de)工(gong)(gong)件材(cai)料(liao)(liao)(liao)，****用更高(gao)硬(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)的(de)刀(dao)具來加工(gong)(gong)，刀(dao)具材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)硬(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)****高(gao)于(yu)工(gong)(gong)件材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)硬(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)，一般要求在60HRC以上。刀(dao)具材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)硬(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)越高(gao)，其(qi)耐磨性就越好。如，硬(ying)(ying)(ying)(ying)質合金中(zhong)含鈷(gu)量(liang)增多時，其(qi)強(qiang)度(du)(du)(du)和(he)韌性增加，硬(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)降低(di)，適合于(yu)粗加工(gong)(gong)；含鈷(gu)量(liang)減(jian)少時，其(qi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)及耐磨性增加，適合于(yu)精加工(gong)(gong)。

具有(you)優(you)(you)良高(gao)(gao)溫力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)刀(dao)具尤其適(shi)合于高(gao)(gao)速切(qie)削(xue)加工。陶(tao)瓷刀(dao)具優(you)(you)良的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫性(xing)(xing)能(neng)使(shi)其能(neng)夠以高(gao)(gao)的(de)(de)(de)速度進(jin)行切(qie)削(xue)，允許的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)速度可比硬質(zhi)合金提(ti)高(gao)(gao)2～10倍。

2．切削刀(dao)具材料(liao)與加(jia)工對象的(de)物理(li)性能匹配

具(ju)有(you)(you)不(bu)同物理(li)性能的(de)(de)刀(dao)(dao)具(ju)，如，高(gao)導(dao)熱(re)(re)和低熔點的(de)(de)高(gao)速鋼刀(dao)(dao)具(ju)、高(gao)熔點和低熱(re)(re)脹(zhang)的(de)(de)陶瓷刀(dao)(dao)具(ju)、高(gao)導(dao)熱(re)(re)和低熱(re)(re)脹(zhang)的(de)(de)金剛石刀(dao)(dao)具(ju)等，所(suo)適(shi)合加(jia)工(gong)的(de)(de)工(gong)件材料(liao)有(you)(you)所(suo)不(bu)同。加(jia)工(gong)導(dao)熱(re)(re)性差(cha)的(de)(de)工(gong)件時，應采用導(dao)熱(re)(re)較好的(de)(de)刀(dao)(dao)具(ju)材料(liao)，以使切削熱(re)(re)得以迅速傳出(chu)而(er)降低切削溫度(du)(du)。金剛石由于導(dao)熱(re)(re)系(xi)數(shu)及熱(re)(re)擴(kuo)散(san)率高(gao)，切削熱(re)(re)容易散(san)出(chu)，不(bu)會產生很大的(de)(de)熱(re)(re)變(bian)形(xing)，這對(dui)尺寸精(jing)度(du)(du)要求很高(gao)的(de)(de)精(jing)密加(jia)工(gong)刀(dao)(dao)具(ju)來說尤為重要。

① 各(ge)種刀具(ju)材料的耐熱溫度：金(jin)剛石刀具(ju)為(wei)(wei)700～8000C、PCBN刀具(ju)為(wei)(wei)13000～15000C、陶瓷刀具(ju)為(wei)(wei)1100～12000C、TiC(N)基硬(ying)質(zhi)合金(jin)為(wei)(wei)900～11000C、WC基超細晶粒硬(ying)質(zhi)合金(jin)為(wei)(wei)800～9000C、HSS為(wei)(wei)600～7000C。

② 各種刀具材料的導(dao)熱(re)系數順(shun)序：PCD>PCBN>WC基硬(ying)質合金>TiC(N)基硬(ying)質合金>HSS>Si3N4基陶(tao)瓷(ci)>A1203基陶(tao)瓷(ci)。

③ 各種刀具材料(liao)的(de)熱脹系數大(da)小順(shun)序為：HSS>WC基硬質合金>TiC(N)> A1203基陶(tao)瓷>PCBN>Si3N4基陶(tao)瓷>PCD。

④ 各種刀具材料的抗熱震性大小順序為：HSS>WC基(ji)硬質(zhi)合金>Si3N4基(ji)陶(tao)瓷>PCBN>PCD>TiC(N)基(ji)硬質(zhi)合金>A1203基(ji)陶(tao)瓷。

3．切削刀具材料與加工對象的化學性能匹配

切(qie)削(xue)刀(dao)(dao)具(ju)材(cai)料與加工(gong)對(dui)象(xiang)的化(hua)學(xue)性(xing)能(neng)匹(pi)配問(wen)題主(zhu)要是指(zhi)刀(dao)(dao)具(ju)材(cai)料與工(gong)件材(cai)料化(hua)學(xue)親和(he)性(xing)、化(hua)學(xue)反應、擴散和(he)溶解等化(hua)學(xue)性(xing)能(neng)參(can)數(shu)要相匹(pi)配。材(cai)料不同的刀(dao)(dao)具(ju)所適合加工(gong)的工(gong)件材(cai)料有所不同。

① 各種刀具(ju)材(cai)料抗粘接(jie)溫度(du)高低(與鋼)為：PCBN>陶瓷>硬(ying)質合金>HSS。

② 各種(zhong)刀具材料抗氧化溫度高(gao)低為：陶瓷>PCBN>硬(ying)質合金>金剛石>HSS。

③ 種刀具材(cai)料的擴散(san)強度大小(xiao)(對鋼鐵)為：金剛(gang)石(shi)>Si3N4基陶瓷(ci)>PCBN>A1203基陶瓷(ci)。擴散(san)強度大小(xiao)(對鈦(tai))為：A1203基陶瓷(ci)>PCBN>SiC>Si3N4>金剛(gang)石(shi)。

4．數控刀(dao)具材料的合理(li)選(xuan)擇

一般(ban)而言，PCBN、陶瓷刀(dao)具(ju)、涂層硬(ying)質合金及(ji)TiCN基硬(ying)質合金刀(dao)具(ju)適合于鋼鐵等黑色(se)金屬(shu)的數控加(jia)(jia)工(gong)(gong)；而PCD刀(dao)具(ju)適合于對Al、Mg、Cu等有色(se)金屬(shu)材料(liao)(liao)及(ji)其合金和非(fei)金屬(shu)材料(liao)(liao)的加(jia)(jia)工(gong)(gong)。下表(biao)列出了上(shang)述(shu)刀(dao)具(ju)材料(liao)(liao)所適合加(jia)(jia)工(gong)(gong)的一些工(gong)(gong)件材料(liao)(liao)。

刀具材(cai)料所適(shi)合(he)加(jia)工的一(yi)些工件(jian)材(cai)料