高速切削刀具材料的选择

四大材料刀具的性能与选择

四大材料刀具的性能与选择刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。

本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。

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。

就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。

高速钢：活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀，钻油孔用钻头等都为高速钢材料。

硬质合金：YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中，特别是活塞粗加工和半精加工工序。

立方氮化硼：立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。

同时也应用于活塞立体靠模的加工中。

金刚石：金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。

在切削铝合金时，PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍，是目前铝活塞精密加工的理想刀具，已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。

刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。

切削加工时，直接担负切削工作的是刀具的切削部分。

刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。

切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等，在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。

正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。

每一品种刀具材料都有其特定的加工范围，只能适用于一定的工件材料和切削速度范围。

不同的刀具材料和同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往存在很大的差别，例如：加工铝活塞时，金刚石刀具的寿命是YG类硬质合金刀具寿命的几倍到几十倍；YG类硬质合金刀具加工含硅量高、中、低的铝合金时其寿命也有很大的差别。

数控高速切削特性及刀具材料选择

度变化的断续切削，它们都会导致刀具内热应力高频率地周期变化，加速刀具的磨损。因此，高速切削除了要求刀具材
料具备普通刀具材料的一些基本性能之外，还突出要求刀具材料具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及
高的可靠性。
加剧刀具的磨损量及工件表面粗糙度。由于切削温度太高，高于刀具材料所允许的最高温度，任何刀具都无法承受，切削加工不可能进行，这个速度范围被称之为 “ 谷 ” 高速加死。工的切削速度范围因不同的刀具材料、工件材料和切削方式而异，目前，高速切削的高速切削范围国内外专家尚无共识。
精度。
削，在数控加工中普遍使用。为了满足各种难加工材料的切削需要，开发出多种新型硬质合金，包括采用高纯度的原材料，采用先进工艺，改变合金化学组分，调整合金结构，采
用表面涂层技术等方式。这种刀具可以高速切削铁族元素材
等的影响最大。高速切削刀具的实效主要是由于刀具材料的热性能不足引起的。高速干切削和硬切削加工黑色金属的最高速度主要受限于刀具材料的耐热性，如加工钢和铸铁等黑色金属时，高速度只能达到加工铝合金的Ｉ３和Ｉ５之间，最／／
原因是切削热使刀尖发生热破损；而高速切削中则会产生厚
【摘要】高速切削是一种高效、优质的先进切削技术。因具有加工质量好、生产效率高等优点而得到广泛应用。为了适

刀具选择正确的涂层

刀具选择正确的涂层涂层也有助于提高刀具的切削性能。

目前的涂层技术包括：（1）氮化钛（TiN）涂层：这是一种通用型PVD和CVD涂层，可以提高刀具的硬度和氧化温度。

（2）碳氮化钛（TiCN）涂层：通过在TiN中添加碳元素，提高了涂层的硬度和表面光洁度。

（3）氮铝钛（TiAlN）和氮钛铝（AlTiN）涂层：氧化铝（Al2O3）层与这些涂层的复合应用可以提高高温切削加工的刀具寿命。

氧化铝涂层尤其适合干式切削和近干切削。

AlTiN涂层的铝含量较高，与钛含量较高的TiAlN涂层相比，具有更高的表面硬度。

AlTiN涂层通常用于高速切削加工。

（4）氮化铬（CrN）涂层：这种涂层具有较好的抗粘结性能，是对抗积屑瘤的＊＊解决方案。

（5）石涂层：石涂层可以显着提高加工非铁族材料刀具的切削性能，非常适合加工石墨、金属基复合材料、高硅铝合金和其他高磨蚀性材料。

但石涂层不适合加工钢件，因为它与钢的化学反应会破坏涂层与基体的粘附性能。

近年来，PVD涂层刀具的有所扩大，其价格也与CVD涂层刀具不相上下。

CVD涂层的厚度通常为5－15μm，而PVD涂层的厚度约为2－6μm。

在涂覆到刀具基体上时，CVD涂层会产生不受欢迎的拉应力；而PVD涂层则有助于对基体形成有益的压应力。

较厚的CVD涂层通常会显着降低刀具切削刃的强度。

因此，CVD涂层不能用于要求切削刃非常锋利的刀具。

在涂层工艺中采用新的合金元素可以改善涂层的粘附性和涂层性能。

例如，伊斯卡公司的3PSumoTec处理技术能提高PVD和CVD 两类涂层的韧性、光滑程度和抗崩刃性能。

同样，该工艺还能消除PVD涂层时在涂层表面产生的有害液滴，从而使涂层表面更光滑，使刀片在加工时切削温度更低、寿命更长、形成更理想的切屑流，以及能采用更高的切削速度。

复合涂层具有很好的耐磨性和抗崩刃性，非常适合用于高速切削铸铁的各种刀片牌号，其预期的切削速度可达到650－1200sfm以上（取决于工件材料的类型和加工条件）。

车削刀具材料

车削刀具材料车削是一种常见的金属加工方法，而车削刀具作为车削过程中的关键工具，其材料选择对于加工效率和加工质量具有重要影响。

下面将介绍几种常见的车削刀具材料，以及它们的特点和适用范围。

1.高速钢。

高速钢是一种常见的车削刀具材料，具有良好的硬度和耐磨性。

它适用于一般的车削加工，能够满足对加工精度和表面质量的要求。

此外，高速钢的加工稳定性较好，使用寿命较长，因此被广泛应用于车削刀具的制造中。

2.硬质合金。

硬质合金是一种硬度极高的车削刀具材料，主要由钨钴粉末和其他金属粉末经过高温烧结而成。

硬质合金具有极好的耐磨性和热稳定性，适用于对切削负荷和温度要求较高的车削加工。

由于其硬度极高，硬质合金刀具能够在高速切削中保持较好的刀具稳定性，因此在高速车削加工中得到广泛应用。

3.陶瓷刀具。

陶瓷刀具是近年来新兴的车削刀具材料，具有极高的硬度和耐磨性，能够适应高速切削和高温切削的要求。

此外，陶瓷刀具还具有良好的化学稳定性和热稳定性，能够在特殊材料的车削加工中表现出色。

然而，由于其脆性较大，陶瓷刀具在加工过程中需要注意避免冲击和振动，以免造成刀具的损坏。

4.金刚石刀具。

金刚石刀具是一种硬度极高的车削刀具材料，具有优异的耐磨性和热导性，能够适应高速切削和高温切削的要求。

金刚石刀具在加工硬质材料和非金属材料时表现出色，能够保持较好的加工质量和加工效率。

然而，金刚石刀具的制造成本较高，且在加工过程中需要严格控制切削条件，以免造成刀具的损坏。

综上所述，车削刀具的材料选择应根据具体的加工要求和加工材料来确定，不同的材料具有不同的特点和适用范围。

在实际的车削加工中，需要综合考虑刀具的材料、刀具的几何形状、切削条件等因素，以选择最合适的车削刀具，从而实现高效、高质的加工目标。

车床常用的刀具材料及其用途

车床常用的刀具材料及其用途车床常用的刀具材料及其用途车床车刀切削部分在切削过程中连续经受强烈的摩擦，切削温度很高，并同时承受很大的切削力及冲击力，所以作为车刀切削部分的材料必须真备良好的切削性能，要具有硬度高（冷硬性）、耐磨性好、耐高温（红硬性），并具有足够的强度和韧性。

(1）高速钢高速钢是一种含有钨（W）、铬（Cr)、钒（V）、钼（Mo）等合金元素的高合金工其钢。

高速钢刀具制造简单，刃磨方便，切削刃锋利，而且韧性较好，能承受较大的冲击万，因此常用子加工一些冲击性较犬、形状不规则的工件。

高速钢也常作为精加工车刀(如宽刃天进给的车刀、梯形螺纹精车力等）以及成型车力的材料。

但高速钢的耐热性较差（600~660℃），因此不能用子高速切削。

常见的普通高速钢有两种，钨系高速钢典型牌号为W18Cr4V和钨钼系高速钢典型牌号为W6Mo5Cr4V2。

(2）硬质合金硬质合金是高硬度、难熔的金属化合物粉末，加钴（Co）、钼(Mo）等作为黏结剂烧结而成的粉末冶金制品。

硬质合金能耐高温，即使在100o℃左右仍能保持良好的切削性能，耐磨性也很好，常温下硬度很高，而且具有一定的使用强度，是目前我国应用泛的刀具材料之一。

硬质合金按其成分不同，可分为钨钴类、钨钛钴类、钨但钴类和钨钛但钴类。

①钨钴类硬质合金:它的以YG表示。

这类硬质合金的韧性较好，硬度和耐热性较低，因此适合于加工铸铁、青铜等脆性材料或冲击性较大的工件。

钨钴类硬质合金按不同的含钴量，分为YG3、YG6、YG8等多种牌号。

YG8适合于粗加工，YG6适谷子半精加工，YG3适合于精加工。

②钨钛钴类硬质合金:它的以YT表示。

这类硬质合金的耐磨性较好，能承受较高的切削温度，所以适合于加工碳钢、合金钢等塑性金属或其他韧性较大的塑性材料。

因为它性脆，不耐冲击，所以不宜加工脆性材料。

钨钛钴类硬质合金按不同的含碳化钛量，分为YT5、YT15、YT3o等几种牌号。

YT5适合子粗加工，YT15适合于半精加工和精加工，YT3o适合于精加工。

高速切削技术研究

高速切削技术研究第一部分高速切削技术的定义与特点 (2)第二部分高速切削刀具材料与磨损机理 (4)第三部分高速切削机床的选型与应用 (7)第四部分高速切削参数优化方法 (10)第五部分高速切削过程的热控制技术 (13)第六部分高速切削加工精度与表面质量 (15)第七部分高速切削在典型零件加工中的应用 (17)第八部分高速切削技术的发展趋势与挑战 (20)第一部分高速切削技术的定义与特点高速切削技术是一种先进的制造工艺，它通过使用高转速的刀具和优化的切削参数来提高材料去除率、加工精度和表面质量。

该技术的核心在于实现高效率、高质量和高精度的加工过程。

在高速切削过程中，刀具以极高的速度旋转（通常超过每分钟数千转），同时进给速度也相应提高。

这种高速旋转产生的离心力有助于减小切削力和切削热，从而延长刀具寿命并减少工件的热变形。

此外，由于切削力的降低，高速切削还可以减少振动，进一步提高加工精度。

高速切削技术的优势主要体现在以下几个方面：1.高效率：与传统切削相比，高速切削可以显著提高材料去除率，缩短加工时间。

研究表明，高速切削可以提高生产效率达 30%至50%。

2.高精度：高速切削过程中的低切削力可以减少工件的振动，从而提高加工精度。

此外，由于切削热的影响较小，工件的热变形也得到了控制。

3.高质量表面：高速切削产生的切削热较低，这有助于减少工件的烧伤和裂纹，从而获得更好的表面质量。

4.刀具寿命延长：高速切削可以降低切削力，减少刀具磨损，从而延长刀具的使用寿命。

5.节能减排：高速切削技术可以实现更高的材料去除率，从而减少能源消耗和碳排放。

然而，高速切削技术也存在一些挑战，如刀具成本较高、对机床性能要求较高等。

因此，在实际应用中，需要根据具体加工需求和技术条件，合理选择切削参数和刀具，以确保高速切削技术的有效性和经济性。

总之，高速切削技术作为一种先进的制造工艺，具有高效率、高精度、高质量表面等优势，但在实际应用中需充分考虑其成本和设备要求。

硬质合金高速切削铝合金时刀具材料和切削用量的选择

ＬＵＣｕｖ，Ｘ１Ｉｈ —ｕ０ＮＧａ．，ＺＪｎＷＵｉＨＯＵｎＪｉ（ｎｎＲａｌｙＰｒｆｓｉｎｌＴｃｎｌｇｌｇ，ｎｎ４１０，ｎ）Ｈｕａｉｗａｏｅｓｏａ－ｅｈｏｏｙＣｏｌｅＨｕａ２０１Ｃｈｉａｅ
①Ｋ，包括ＫＯ４，相当于我国的Ｙ类（要成分为类１～Ｋ０Ｇ主Ｗ－ＣＣ）。②Ｐ，包括Ｐ１５，相当于我国的Ｙ类（类Ｏ～ＰＯＴ主要成分为Ｗ — Ｉ－ＣＴＣＣ）。③Ｍ，包括ＭＯ４，相当于我国的类Ｉ￣Ｍ０
中国西部科技２１年０月（００１下旬）第０卷第０期总第２０９３０期
硬质合金高速切削铝合金时刀具材料和切削用量的选择
刘楚玉熊建武周进
（南铁道职业技术学院，湖南株洲４２０）湖１０１
摘
要：硬质合金是切削有色金属的主要刀具材料之一。本文阐述了硬质合金高速切削加工铝合金时硬质合金刀具材
ＡｂｔａｔＴｈｅｅｔｄｃｒｉｅｉｎｉｄｏｕｔｎ —ｏｌｔｕｈｏｏｅａｓＴｈｓｐｐｒｅａｏａｅｈｈｒｃｅｉｔｓｒｃ：ｅｃｍｎｅａｂｄＳｏｅｋｎｆｃｔｉｇｔｏｓｏｃｔｅｃｌｒｍｔｌ．ｉａｅｌｂｒｔｄｔｅｃａａｔｒｓｉｔｃｏｅｎｅａｂｄｕｔｎ —ｏｌ．ｅｃｏｃｏｕｔｎ．ｏｌｍａｅｉｌｆｃｍｅｔｄｃｒｉｅａｄｕｔｇｄｓｇｅｆｃｍｅｔｄｃｒｉｅｃｔｇｔｏｓｔｈｉｅｆｃｔｉｇｔｏｔｒａｏｅｎｅａｂｄｎｃｔｉｏａｅｗｈｎ Nhomakorabeaｉｈｎ

超高速加工技术

（2）汽车制造。
1
2
3
4
钻孔表面倒棱内侧倒棱铰孔
高速钻孔表面和内侧倒棱
专用机床 5轴×4工序 = 20轴（3万件/月）
刚性（零件、孔数、孔径、孔型固定不变）
高速加工中心 1台1轴1工序（3万件/月）
柔性（零件、孔数、孔径、孔型可变）
图12 汽车轮毂螺栓孔高速加工实例（日产公司）
（3）模具制造。
b）高速模具加工的过程
图14 两种模具加工过程比较
生产剃须刀的石墨电极
生产球形柄用的铜电极
图15 高速切削加工电火花加工用工具电极
（4）难加工材料领域。硬金属材料（HRC55～62），可代替磨削，精度可达IT5~IT6级，粗糙度可达0.2～1um。
（5）超精密微细切削加工领域。
粗铣整体铝板； •精铣去口； •钻680个直径为3mm的小孔。时间为32min。
在机床的主轴上，定子安装在主轴单元的壳体中，采用水冷或油冷。精度高、振动小、噪声低、结构紧凑。
高速加工技术的发展与应用
图5 HSM600U型数控五轴高速加工中心
生产厂家：瑞士Mikron 主轴转速：最高42000 rpm
主轴功率：13 KW 进给速度：最高40 m / min
定位精度：0.008 mm
重复定位精度：0.005mm
图6 HSM 系列高速五轴联动小型立式加工中心
图7 HSM800 图9 HSM400
• Bremen大学在高效深磨的研究方面取得了世界公认的高水平成果，并积极在铝合金、钛合金、铬镍合金等难加工材料方面进行高效深磨的研究。
近年来，我国在高速、超高速加工的各关键领域 (如大功率高速主轴单元、高加减速直线进给电机、陶瓷滚动轴承等方面)也进行了较多的研究并有相应的研究成果。

高速切削技术试题及答案

高速切削技术试题及答案一、选择题1. 高速切削技术中，“高速”通常指的是切削速度超过传统切削速度的（）。

A. 1倍B. 2倍C. 3倍D. 5倍答案：C2. 高速切削技术的主要优势不包括以下哪一项？（）A. 提高材料去除率B. 减少切削力C. 增加表面粗糙度D. 缩短加工时间答案：C3. 在高速切削过程中，以下哪种材料最适合作为刀具材料？（）A. 高速钢B. 硬质合金C. 陶瓷D. 金刚石答案：D二、填空题4. 高速切削技术中，主轴转速通常超过 ________ r/min。

答案：100005. 高速切削时，由于切削速度的提高，刀具与工件接触的时间缩短，因此可以采用 ________ 冷却方式。

答案：喷雾或风冷三、简答题6. 简述高速切削技术在机械加工中的主要应用。

答案：高速切削技术在机械加工中主要应用于难加工材料的加工，如钛合金、高强度钢等；精密加工，以提高加工效率和表面质量；以及复杂形状零件的加工，减少加工时间和工具磨损。

7. 高速切削技术对机床的要求有哪些？答案：高速切削技术对机床的要求包括高刚性、高精度、高转速的电主轴、稳定的高速进给系统、良好的冷却系统以及高精度的数控系统。

四、计算题8. 已知一高速切削加工中心的主轴转速为12000 r/min，切削直径为50mm，求切削速度。

答案：首先将主轴转速转换为每分钟线速度，即V = πDN / 1000 =π * 50mm * 12000 r/min / 1000 = 180m/min。

五、论述题9. 论述高速切削技术在现代制造业中的重要性及其发展趋势。

答案：高速切削技术在现代制造业中的重要性体现在其能够显著提高生产效率、缩短加工时间、提升加工质量，尤其对于复杂或难加工材料具有显著优势。

其发展趋势包括向更高速度、更高精度、智能化和自动化方向发展，同时，随着新材料和涂层技术的发展，刀具材料和设计也在不断进步，以适应更高的切削速度和更复杂的加工要求。

高速切削刀具材料及其合理选用

具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击
和振动，防止刀具脆性断裂和崩刃。（）耐热性：刀具３
材料的耐热性要好，能承受高的温度，具备良好的抗氧化
能力。（）工艺性能和经济性：刀具材料应具备好的锻４造或者其他成型性能、热处理性能、焊接性能、磨削加工性能等，并具有较高速切削加工对刀具材料的要求．
刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一。高速
切削加工时切削温度很高，因此，高速切削刀具的失效主
末冶金高速钢刀具等。
以上刀具材料各有特点，适应的工件材料和切削速度范
围不同。一般而言，ＰＢ、陶瓷刀具、涂层硬质合金及ＣＮＴＣＮ基硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的高速切削ｉ（）加工，而ＰＤ具适合于对有色金属及其合金和非金属材料Ｃ刀的高速切削加工。
广－］
董
高速切削刀具材料及其合理选用
宋炎荣熊建武周进
（．南铁道职业技术学院，湖南株洲４０１．南工业职业技术学院，湖南长沙４２８Ｉ湖１０；２湖２１０）０
摘
要：刀具是实现高速切削加工的关键，本文阐述了高速切削刀具材料的要求、高速切削加工刀具材料的种类，以及
３高速切削刀具材料的选用

机床刀具的正确选择与使用方法

机床刀具的正确选择与使用方法在机床加工过程中，刀具的选择和使用是至关重要的。

一个合适的刀具不仅可以提高加工质量和效率，还能延长机床的使用寿命。

因此，了解机床刀具的正确选择和使用方法对于提高加工效率具有重要意义。

一、刀具的选择1. 根据加工材料选择刀具材质不同的加工材料需要选择不同的刀具材质，以确保加工效果。

通常情况下，硬度较高的工件应选用硬质合金刀具，而对于较软的材料，则可选择高速钢刀具。

此外，还需要考虑工件的导热性、韧性等因素，综合选择最适合的刀具材质。

2. 根据切削条件选择刀具类型在确定了刀具材质后，需要根据具体的切削条件选择刀具类型。

例如，对于高速切削，可以选择高速钢或硬质合金刀具；而对于深孔加工，则需要选择特殊的深孔钻刀具。

因此，在选择刀具时，需要充分考虑切削条件，以确保刀具能够正常工作。

3. 根据加工要求选择刀具形状不同的加工要求需要选择不同形状的刀具。

例如，对于铣削加工，可选择平底刀、球头刀等不同形状的铣刀；而对于车削加工，则可以选择内外圆刀具等。

因此，在选择刀具时，需要根据具体的加工要求来确定刀具的形状。

二、刀具的使用方法1. 切勿超负荷使用刀具刀具在工作时会受到一定的负荷，如果超负荷使用，容易导致刀具磨损过快甚至断裂。

因此，在使用刀具时，需要根据切削条件合理设置切削参数，避免超负荷使用刀具。

2. 定期检查刀具状态刀具在使用过程中会出现磨损，因此需要定期检查刀具状态。

一旦发现刀具磨损严重或者出现其他异常情况，应及时更换或修磨刀具，以确保刀具的正常使用。

3. 注意刀具的保养刀具在使用过程中需要定期进行清洁和保养，以延长刀具的使用寿命。

在清洁时，应使用专用清洁剂擦拭刀具表面，防止刀具受到腐蚀。

同时，在使用完毕后，应将刀具储存在干燥通风的环境中，避免受潮生锈。

总结：正确选择和使用机床刀具对于提高加工效率和质量具有重要意义。

通过根据加工材料选择刀具材质、根据切削条件选择刀具类型、根据加工要求选择刀具形状等方法，能够有效提高刀具的使用效率和寿命。

试论高速切削时刀具材料的选择

加工。１４提高生产效率．主轴的高转速和机床的高进给以及高加速度，
具材料主要有碳化钛基硬质合金、涂层硬质合金、金
刚石、立方氮化硼、瓷等材料。们各有特点，用陶它使
于不同的切削对象和切削范围。
由于高速切削采用极浅的切削深度和窄的切削
发挥其作用，就可以获得预期的经济效益。刀具是饥
械加工重要的技术装备之一。刀具材料的选择是高
速切削推广应用中的一个关键问题。高速切削加工对刀具材料提出了一系列新的要求。究表明，速研高
１１降低切削力．
合加工甚至一次装夹实现全部加工，利于保证零有
件的尺寸、形位精度。可省去传统加工工艺中的车、
铣等加工工艺，降低加工成本。
２高速切削时刀具材料的选择
高速切削时能正确选购有关技术装备，充分并
度和加工效率提高了数倍。目前整体硬质合金刀具
已成为国内外工具公司的常规产品，将随着整个并切削加工水平的提高得到越来越广泛的应用。另外，
为提高硬质合金的内在质量，硬质合金在加压烧结等方面开发和使用了新工艺；以及针对不同加工的需求可以开发专用牌号，从而进一步提高了硬质合金的使用性能。为进一步提高涂层硬质合金刀片的
良好，加工另一种工件材料时却不理想，句话但换

刀具材料的种类

刀具材料的种类
刀具材料的种类有很多，以下是一些常见的刀具材料：
1. 钢：钢是最常用的刀具材料，具有良好的强度、韧性和耐磨性。

常见的钢材包括碳钢、不锈钢和合金钢。

2. 高速钢（High Speed Steel，简称HSS）：HSS是一种高硬度、高热稳定性的刀具材料，适用于高速切削和磨削操作。

3. 硬质合金（硬质合金）：硬质合金是由金属碳化物颗粒（如钨碳化钨WC）与金属结合相组成的材料。

硬质合金具有优异的硬度和耐磨性，通常用于切削工具和钻头。

4. 陶瓷：陶瓷刀具具有优异的硬度和耐磨性，通常用于高速切削和精加工。

5. 金刚石：金刚石是世界上最硬的材料，具有很高的热导性和耐磨性。

金刚石刀具适用于高速切削和非铁金属的加工。

6. 刚玉：刚玉是一种具有极高硬度和耐磨性的陶瓷材料，常用于切削和磨削工具。

这只是一些常见的刀具材料，还有其他特殊材料和合金也可以用于制造刀具，具体选择会根据不同的切削工艺和材料进行。

高速切削加工刀具材料

进一步提高，超过这个速度范围后，切削温度反而降低，同时切削力也会大幅度降低。他认为对于一些工件材料应该有一个临界的切削速度，在该切削速度下切削温度最高。在高速切削区进行切削，有可能用现有的刀具进行，从而成倍地提高机床的生
精密制造与自动化
２１年第１００期
高速切削加工刀具材料术
姚福新李长河
沈阳徐挖机械销售有限公司青岛理工大学机械工程学院
摘要
（１５１０６）１（６０３２６３）
论述了高速切削的概念和优越性，介绍了高速切削加工所使用的先进刀具材料和刀具如：陶瓷刀具、金
可以说，目前各国的切削速度仅在高速阶段，尚未达到ＣＲ（际生产工程科学院）所界定的ＩＰ国超高速切削阶段。
１高速切削的优越性与传统的切削加工方法相比，高速切削具有无
５
姚福新等高速切削加工刀具材料
可比拟的优越性。第一、切削力低。由于切削速度高，导致剪切变形区狭窄、剪切角增大、变形系数减小和切屑流出速度快，从而使切削变形减小、切削力降低。尤其是法向切削力，比常规切削低３％￣９％。刀具００耐用度可提高７％，特别适合细长类、薄壁类以及０刚性差的工件加工。第二、热变形小。在高速切削时，９％￣９％０５以上的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑

刀具材料应具备的性能及常用材料

刀具材料应具备的性能及常用材料刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。

使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右；20世纪初出现了高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米；30年代出现了硬质合金，切削速度提高到每分钟一百多米至几百米；当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现，使切削速度提高到每分钟一千米以上；被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。

一刀具材料应具备的性能性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。

刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。

高硬度和高耐磨性刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。

刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。

足够的强度与冲击韧性强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。

一般用抗弯强度来表示。

冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。

硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。

高耐热性耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。

它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。

良好的工艺性和经济性为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。

当然在制造和选用时应综合考虑经济性。

当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。

因此在选用时一定要综合考虑。

二常用刀具材料常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的为高速钢和硬质合金。

高速钢高速钢是一种加人了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢，有良好的综合性能。

超高速加工

2、超高速切削刀具结构
超高速切削刀具的结构主要从加工精度、安全性、高效方面考虑，如超高速刀具的几何结构和刀具的装夹结构。为了使刀具具有足够的使用寿命和低的切削力，刀具的几何角度必须选择最佳数值。如超高速切削铝合金时，刀具最佳前角数值为 12°～ 15°，后角数值为 13°～ 15°；超高速切削钢材时，对应的是 0°～ 5° 和 12°～ 16°，铸铁对应的是 0°和 12°，铜合金是 8°和16°；超高速切削纤维强化复合材料时，最佳前角数值为20°，后角为15°～20°。
1、超高速切削的刀具材料
(3) 陶瓷刀具材料。陶瓷刀具材料主要有氧化铝基和氮化硅基两大类，是通过在氧化铝和氮化硅基体中分别加入碳化物、氨化物、硼化物、氧化物等得
到的，此外还有多相陶瓷材料。目前国外开发的氧
化铝基陶瓷刀具约有20余个品种，约占陶瓷刀具总量的2/3；氮化硅基陶瓷刀具约有10余个品种，约占陶瓷刀具总量的1/3。陶瓷刀具可在200～1000 m/min的切削速度范围内高速切削软钢(如A3钢)、淬
先进机械制造技术—— 超高速加工技术
陈春
目录

一、超高速加工含义二、超高速加工中的刀具技术三、超高速切削机床四、加工策略改变
一、超高速加工的含义
1、超高速加工的定义

超高速加工技术：采用超硬材料刀具磨具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备，以极大地提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术。
硬钢、铸铁等。
1、超高速切削的刀具材料
(4) PCD刀具材料。PCD是在高温高压条件下通过金属结合剂将金刚石微粉聚合而成的多晶材料。虽然它的硬度低于单晶金刚石，但有较高的抗弯强度和韧性。PCD材料还具有高导热性和低摩擦系数。另外，

刀具材料的种类

刀具材料的种类一、高速钢高速钢是指钢中含有大量合金元素，能够在高温高速切削条件下保持较高硬度和耐磨性的钢材。

高速钢具有优异的耐磨性、热硬性、切削性和韧性等特点，广泛应用于刀具制造领域。

高速钢按成分可分为W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等不同种类，具有不同的硬度和使用范围。

二、硬质合金硬质合金是一种由钨钴合金制成的刀具材料，具有极高的硬度和耐磨性。

硬质合金具有优异的切削性能，可以用于高速切削、精密切削和重负荷切削等工艺。

硬质合金常用于制作刀片、铣刀和钻头等刀具。

三、陶瓷刀具陶瓷刀具是一种以氧化锆或氮化硅等陶瓷材料制成的刀具。

由于陶瓷材料具有极高的硬度和耐磨性，陶瓷刀具具有出色的切削性能和耐高温性能。

陶瓷刀具广泛应用于高温合金、玻璃、陶瓷等硬脆材料的加工。

四、金刚石刀具金刚石刀具是以金刚石颗粒为刀具表面的切削工具。

金刚石是目前已知最硬的材料，具有极高的硬度和耐磨性，适用于切削硬度较高的材料，如石英、玻璃、陶瓷、大理石等。

金刚石刀具主要用于宝石加工、石材加工和高速切削等领域。

五、涂层刀具涂层刀具是将一层或多层特殊涂层覆盖在刀具表面的刀具。

涂层可以提高刀具的硬度、耐磨性和热稳定性，从而延长刀具的使用寿命。

常见的涂层材料有氮化钛、氮化铝、碳化钛等。

涂层刀具广泛应用于汽车制造、航空航天和模具加工等领域。

六、多晶立方氮化硼刀具多晶立方氮化硼刀具是一种由多晶立方氮化硼制成的刀具材料。

该材料具有极高的硬度和耐磨性，能够在高温和高速切削条件下保持良好的切削性能。

多晶立方氮化硼刀具广泛应用于高硬度材料的切削加工，如硬质合金、陶瓷等。

七、超硬合金刀具超硬合金刀具是一种由金属碳化物或金属氮化物固溶体制成的刀具材料。

超硬合金刀具具有极高的硬度和耐磨性，适用于加工高硬度材料，如钢、铁、铝等。

超硬合金刀具广泛应用于机械加工、汽车制造和航空航天等领域。

以上就是刀具材料的主要种类。

不同的刀具材料适用于不同的加工材料和加工条件，选择合适的刀具材料能够提高切削效率和加工质量，降低生产成本。

高速切削刀具技术.pdf

1.4.2 高速切削的刀具技术
（2）高速切削的刀具材料
对于钢、铸铁等黑色金属，宜选用陶瓷、金属陶瓷及立方氮化硼刀具；
对于铝、镁等有色金属，宜选用聚晶金刚石 PCD和化学气相沉积金刚石涂层刀具CVD等刀具材料。
1.4.2 高速切削的刀具技术
（2）高速切削的刀具材料
1）金刚石特点:
有极高的硬度（10000 HV）和耐磨性，是目前已知的最硬物质；刀具切削刃非常锋利，适合于极精密的加工；具有很高的导热系数和很低的线膨胀系数，故加工质量好。耐热温度可达700℃～800℃。
1.4.2 高速切削的刀具技术
（2）高速切削的刀具材料
1）金刚石能用作刀具材料的金刚石有四类：天然金刚石人工合成单晶金刚石聚晶金刚石化学气相沉积金刚石涂层刀具
1.4.2 高速切削的刀具技术
（2）高速切削的刀具材料
1）金刚石——天然金刚石
天然金刚石是最昂贵的刀具材料，由于天然金刚石可以刃磨成最锋利的切削刃，主要应用在超精密加工领域，如加工微机械的微型零件、光学镜面、导弹和火箭中的导航陀螺、计算机硬盘芯片等。
氧化铝在铁中的溶解度只有WC在铁中溶解度的五分之一，因此，氧化铝基陶瓷扩散磨损小，同时它的抗氧化能力强。
但氧化铝基陶瓷的强度、断裂韧性、导热系数和抗热震性都比较低。
氧化铝基陶瓷刀具在高速切削钢时具有比氮化硅陶瓷刀具更优越的切削性能。
1.4.2 高速切削的刀具技术
（2）高速切削的刀具材料
3）陶瓷刀具氧化铝基陶瓷适于加工各种钢材(碳素结构钢、
1.4.2 高速切削的刀具技术
（2）高速切削的刀具材料
3）陶瓷刀具陶瓷刀具材料主要有两大类：氧化铝基陶瓷(Al2O3) 氮化硅基陶瓷(Si3N4)

刀具材料及性能介绍

刀具材料及性能介绍刀具是人类在石器时代开始使用的工具之一，随着科学技术的发展，刀具的材料也不断更新换代。

刀具的材料直接影响刀具的性能和使用寿命，下面将介绍几种常见的刀具材料及其性能。

1.碳钢碳钢是一种普遍使用的刀具材料，它主要由铁和碳组成。

碳钢具有较高的硬度和尖锐度，易于研磨和刃磨。

它能够保持刀刃锋利，但容易生锈。

碳钢刀具适合用于一些不容易受到损坏的工作，如切削木材、塑料和软金属。

2.不锈钢不锈钢刀具是由铁、碳和铬等金属合金组成的。

它具有较高的耐腐蚀性，不易生锈。

不锈钢刀具还具有较好的强度和硬度，适合用于各种工作场景。

但由于不锈钢的硬度相对较低，刀刃更容易变钝，需要经常磨刃。

3.高速钢（HSS）高速钢是一种含有钼、钴、钛等合金元素的刀具材料。

它具有高硬度、耐热性好的特点，适用于高速切削和切割。

与传统碳钢不同，高速钢刀具能够保持更长时间的刀刃锋利。

然而，高速钢刀具相对比较昂贵，适用于对刀刃锋利度要求较高的工作场景。

4.陶瓷陶瓷刀具是一种相对较新的刀具材料。

它由陶瓷氧化物组成，具有极高的硬度和耐腐蚀性。

陶瓷刀具具有锋利的刃口，能够保持长时间的刀刃锋利度而不需要经常磨刃。

此外，陶瓷刀具还具有不导电和不磁性的特点，适用于一些特殊的工作场景。

然而，陶瓷刀具比较脆弱，容易碎裂，不适合用于强烈的冲击和弯曲。

5.合金钢合金钢是一种由铁、碳和其他合金元素（如钼、钴、钛等）组成的材料。

合金钢刀具具有较高的硬度、耐腐蚀性和耐磨性。

它们适用于需要高度耐磨性的工作场景。

合金钢刀具的使用寿命相对较长，但相对较昂贵。

除了以上介绍的几种常见的刀具材料外，还有许多其他特殊材料，如钢丝绳刀具、金刚石刀具等。

这些材料在特定的应用领域具有独特的性能和优势。

总而言之，刀具的材料直接影响刀具的性能和使用寿命。

不同的刀具材料适用于不同的工作场景，根据实际需求选择合适的刀具材料能够提高工作效率，并且延长刀具的使用寿命。

在实际使用过程中，还要注意刀具的保养和维护，定期进行磨刃和除锈。

高速切削刀具材料的性能及合理选择

性，由于较低的硬度和较差的高温稳定性，其在但使
高速硬切削中的应用受到一定限制。但细晶粒和超细晶粒的硬质合金由于晶粒细化后，硬质相尺寸变小，粘结相更均匀地分布在硬质相的周围，高了硬提质合金的硬度与耐磨性，在硬切削中获得较广泛应
３０Ｈ，０ｚ这就使零件的加工处于 “ 无振动 ” 态，状获得较高的表面质量，同时在高速切削速度下，屑瘤、积鳞刺、表面残余应力和加工硬化均受到抑制。因此，
高速切削加工可获得的表面加工质量几乎可与磨削
１４具有良好的机械性能和热稳定性因为在高－
高速切削机床激振频率很高，已经远远超过 “ 机
床一刀具一工件 ”工艺系统的固有低频范围５０～
速硬切削中切削力较高，以形成大量的切削能，所这
些 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 削能几乎全部转化为热量，从而使得接触区温
相比，有时高速切削加工可直接作为最后一道精加
工工序。
高速硬切削领域主要涉及模具、承、轮、轴齿机床、程机械、工汽车制造业及航空航天工业等。模具
制造业的大量生产实际表明，高速硬切削技术可显
ＴＮ、ｉ１ＴＣＡｉＴＡＮ、ｉＮ、１等硬涂层材料具有极高的硬Ｏ
度和耐磨性；涂层材料与被加工材料之间摩擦系数较小；涂层材料作为热屏障还可以阻止热量向刀具