刀具材料的种类及特点

刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用，刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础，刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据，要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料，才能获得良好的切削效果，下面我们来介绍下刀具材料的种类及特点。

    刀具材料的种类及特点

    1、金刚石刀具材料

    公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

    ①极高的硬度和耐磨性：天然金刚石是自然界已经发现的最硬的物质。

    ②具有很低的摩擦系数：摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力。

    ③切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利。

    ④具有很高的导热性能：金刚石的导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，刀具切削部分温度低。

    ⑤具有较低的热膨胀系数：金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，由切削热引起的刀具尺寸的变化很小。

    2、立方氮化硼刀具材料

    具有极为稳定的化学性能，可以广泛用于钢铁制品的加工。

    ①高的硬度和耐磨性：具有与金刚石相近的硬度和强度。

    ②具有很高的热稳定性：CBN的耐热性可达1400～1500℃，比金刚石的耐热性（700～800℃）几乎高l倍。

    ③优良的化学稳定性：与铁系材料到1200—1300℃时也不起化学作用，可广泛应用于铸铁的高速切削。

    ④具有较好的热导性：热导性仅次于金刚石。

    ⑤具有较低的摩擦系数：低的摩擦系数可导致切削时切削力减小，切削温度降低，加工表面质量提高。

    3、陶瓷刀具材料

    陶瓷刀具的推广应用对提高生产率、降低加工成本、节省战略性贵重金属具有十分重要的意义。

    ①硬度高、耐磨性能好：可以加工传统刀具难以加工的高硬材料，适合于高速切削和硬切削。

    ②耐高温、耐热性好：陶瓷刀具在1200℃以上的高温下仍能进行切削。陶瓷刀具可以实现干切削，从而可省去切削液。

    ③化学稳定性好：陶瓷刀具不易与金属产生粘接，且耐腐蚀、化学稳定性好，可减小刀具的粘接磨损。

    ④摩擦系数低：陶瓷刀具与金属的亲合力小，摩擦系数低，可降低切削力和切削温度。

    4、涂层刀具材料

    涂层刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。

    ①力学和切削性能好：涂层刀具的切削速度比未涂层刀具可提高2倍以上，并允许有较高的进给量。涂层刀具的寿命也得到提高。

    ②通用性强：一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用。

    ③涂层厚度：随涂层厚度的增加刀具寿命也会增加，但当涂层厚度达到饱和，刀具寿命不再明显增加。

    ④重磨性：涂层刀片重磨性差、涂层设备复杂、工艺要求高、涂层时间长。

    ⑤涂层材料：不同涂层材料的刀具，切削性能不一样。

    5、硬质合金刀具材料

    可转位硬质合金刀具，是数控加工刀具的主导产品。

    ①高硬度：硬质合金刀具是由硬度和熔点很高的碳化物（称硬质相）和金属粘结剂（称粘接相）经粉末冶金方法而制成的，其硬度达89～93HRA，远高于高速钢，在5400C时，硬度仍可达82～87HRA，与高速钢常温时硬度（83～86HRA）相同。

    ②抗弯强度和韧性：常用硬质合金的抗弯强度在900～1500MPa范围内。金属粘接相含量越高，则抗弯强度也就越高。

    6、高速钢刀具

    高速钢刀具在强度、韧性及工艺性等方面具有优良的综合性能。

    高速钢（High Speed Steel，简称HSS）是一种加入了较多的W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢。高速钢刀具在强度、韧性及工艺性等方面具有优良的综合性能，在复杂刀具，尤其是制造孔加工刀具、铣刀、螺纹刀具、拉刀、切齿刀具等一些刃形复杂刀具，高速钢仍占据主要地位。高速钢刀具易于磨出锋利的切削刃。