数控刀具材料的研究进展
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效率显著提高［ ３ ］ 。 同时 ，各 刀具企业采 用添加不 同的微量 元素 及烧结 工 艺技术 ，研发新 型金 属陶瓷材 料产 品， 目的就在 于不 断提
方 面是硬质合金 取代高速 钢成 为主要 的刀 具材料 ，另一 方面则是 超硬 刀具 材料使用 比重 大幅增加 ＿ １ ］ 。
１ 数 控 刀具 材 料 的研 究进 展
多种 ，按 刀具 材料 可 分为 金 刚石 刀具 、立 方氮 化 硼刀 具 、 陶瓷 刀具 、硬质合金刀具 、涂层刀具 、超细晶粒硬质合金 、 粉末 冶金 高速钢刀具等 。每 一次新产 品 的开发成 功 ，综合 性 能都跃 上一个新 台阶。 目前 ，刀具材料 进展 的主要 特点
一
度完美结合的超细颗粒硬质 合金 ；加压烧 结等新 工艺使 硬
质合金具有强韧性 、抗 磨损性 等优 良性 能 ，因此成 为 了一 种主要的刀数 控具 材料 。硬质合 金刀具材料 的发 展趋势 主 要表现为 ：一方面是细 颗粒和超 细颗粒 的硬 质合金 的采 用
使硬质合 金材料的强度可高达 ４ ３ ０ ０ Ｎ／ ｍｍ２ ，具有硬度 与强
数控 刀具材料 的发 展主要体 现在 刀具 为 了适 应各 项切 削技术要求而 大幅提高 的切 削性能 。数控 刀具 的分类 பைடு நூலகம்很
质合金的 内在性 能得到 了进 一步提 高。另 一方面 则是优 质
整体硬质合金刀具的开发 ，以代 替高速 钢制造小 规格 的钻
头 、立铣刀和丝锥 等量大 面广的通用 刀具 ，使切 削速度 和
刀具寿命 比高速钢提高 了几倍 。随着整 体硬质合 金刀 具的 推广 ，将 使原先采用高速钢刀具 的大部分 应用领 域 的切削
钴等主要 元素的资源 比较 紧缺 ，因此需 要发展 各种少 钨 的 通用型高速钢 ；扩大使 用各 种无钴 、少钴 的高性能 高速钢 ， 如５ ０ １ 、Ｃ ｏ 。 Ｎ等钢种 ；二是粉末冶金高速钢 性能 的进 一步
达９ Ｏ 。涂层 性 能也 不 断提 高 ，不 仅开 发 了适 应 高速 切
具 ，到钻 头 、丝锥 立 铣刀 等通 用 刀具 。由于 高速钢 中钨、
１ ． ３ 先进涂层技术的广泛采用
刀具涂层技术 自从 问世 以来 ，对刀 具性 能的改善 和加 工技术 的进步起着非 常重要的作用 。刀具 的涂 层技术 在现 代切削加工和刀具 的发展 中起着 十分重要 的作用 ，涂 层刀 具 已经成为现代刀具的标 志 ，自从 问世 以来发展非常迅 速 ， 应用领域不断扩大 。目前 ，国外 硬质合金 可转位 刀 片的涂 层 比例在 ７ Ｏ 以上 ，在欧洲 ，齿轮刀具 的涂 层 比例甚 至高
２ ０ １ ３年 ・ 第 １期
材料综述
中国材料科技 与设备 （ 双月 刊）
数 控 刀 具 材 料 的 研 究 进 展
张 宇
（ 浙江工业职业技术学院 数字控制工程分院 ，浙江 绍兴 ３ １ ２ ０ ０ ０ ）
摘要 ：数控刀具是数控加工技术 中的重要基础装备之一 ，在保证制 造技 术的有效 实施方 面有着十分重要 的作 用。本 文
主 要 介 绍 数 控 机 床 刀 具 的 分 类 、数 控 刀 具 材 料 的 现 状 和 发展 趋 势 。
关键词 ：数控 刀具 ；刀具材料 中图分类号 ：Ｔ Ｇ１ ７ ８ 文献标识码 ：Ａ
０ 引 言
近年来 ，随着机加工水 平 的提高 ，数控 机加工 工艺技 术得到 了迅速发展 ，数控 技术也 得到 了快速发 展 。各种先 进 的新材料 、新技术不 断应用 于数控刀 具的生 产 中，使数 控刀具更加适合于 在高速 、超高 速 、高精 度等加 工领域 的 应用 。同时 ，为 了保证数 控机床 的加 工精度 、提 高生产 效 率和降低刀具 的损耗 ，各 种规格类 型 的新 型刀具 也不 断涌
削、干切削 、硬切削的耐热 性更好 的涂层 ，而且通过 对涂
提高 ，使用量也随之增加 ，从 而使高 速钢刀具 所覆 盖 的应 用领域的切削效率也相 应扩大 。同时 ，高速钢 是铁磁 性材
料 ，具有较高的剩磁感应 和较大 的矫顽磁 力 ，而正 常 的切
层结构 的调整提高涂层的性能 ，防止 涂层 的剥 落。 多种纳米涂层 的实用化 ，使 涂层 的性能有 了显著 的提 高。比如 由 日立公 司研发的 的 Ｔｉ Ｓ ｉ Ｎ为 ５ ｎ ｍ 的结 晶复合材 料 ，涂 层 硬 度 可 达 ３ ６ ０ ０ ＨＶ，开 始 氧 化 温 度 为 １ １ ０ ０ ℃；
削模 拟试 验 ，并 于 １ ９ ３ １年 ４月发表 了著 名的超高 速切削理 论 。高速钢正是凭着其在 强度 、韧性 、热硬性 及 ＿ Ｔ艺 性等 方面优 良的综合性能 ，在切 削某 些难 加工材 料 以及某 些特 殊制造中仍有较大的优势 。高速钢刀 具材料 的发 展 主要表 现在两方 面 ：一是钴 高速钢 的应用 面扩大 ，从 制造复 杂刀
１ ． １高速钢 刀具材料的发展
高速钢 自 １ ９ ０ ０年问世 以来 ，一 直处 于刀具材 料的主导 地位 。１ ９ ２ ９年德国物理学家 Ｓ ａ ｌ ｏ ｍｏ ｎ博 士进 行 的超 高速切
高其抗弯强度 、抗 冲击韧性 、耐磨性 。 日本 的金 属 陶瓷刀
具 已经 占硬质合金刀具总量 的 ３ Ｏ ～４ Ｏ 。世界 上 ，该类 刀具应用面也呈迅速扩 大的趋势 。涂层 金属 陶瓷 、新 型金 属 陶瓷 、超细晶粒金属 陶瓷 的开发是新 一代金 属 陶瓷 的代 表 ，这也是硬质合金刀具发展 的趋势 ［ ４ ］ 。
现 。本文 主要介绍数控刀具材料 的研究进展 。
具使用 寿命 ，提高加工质量［ ２ ］ 。
１ ． ２ 硬 质合金 刀具材料性能的提 高
硬质合金基体材料是 为适应各种 表面改 性涂层材 料 的 涂覆 工艺技术要求 添加各种微量 元素 ，满足 于各种 机加工
工艺技术对可转位 刀片切削 性能的要求 而发展 的。由 于硬
方 面是硬质合金 取代高速 钢成 为主要 的刀 具材料 ，另一 方面则是 超硬 刀具 材料使用 比重 大幅增加 ＿ １ ］ 。
１ 数 控 刀具 材 料 的研 究进 展
多种 ，按 刀具 材料 可 分为 金 刚石 刀具 、立 方氮 化 硼刀 具 、 陶瓷 刀具 、硬质合金刀具 、涂层刀具 、超细晶粒硬质合金 、 粉末 冶金 高速钢刀具等 。每 一次新产 品 的开发成 功 ，综合 性 能都跃 上一个新 台阶。 目前 ，刀具材料 进展 的主要 特点
一
度完美结合的超细颗粒硬质 合金 ；加压烧 结等新 工艺使 硬
质合金具有强韧性 、抗 磨损性 等优 良性 能 ，因此成 为 了一 种主要的刀数 控具 材料 。硬质合 金刀具材料 的发 展趋势 主 要表现为 ：一方面是细 颗粒和超 细颗粒 的硬 质合金 的采 用
使硬质合 金材料的强度可高达 ４ ３ ０ ０ Ｎ／ ｍｍ２ ，具有硬度 与强
数控 刀具材料 的发 展主要体 现在 刀具 为 了适 应各 项切 削技术要求而 大幅提高 的切 削性能 。数控 刀具 的分类 பைடு நூலகம்很
质合金的 内在性 能得到 了进 一步提 高。另 一方面 则是优 质
整体硬质合金刀具的开发 ，以代 替高速 钢制造小 规格 的钻
头 、立铣刀和丝锥 等量大 面广的通用 刀具 ，使切 削速度 和
刀具寿命 比高速钢提高 了几倍 。随着整 体硬质合 金刀 具的 推广 ，将 使原先采用高速钢刀具 的大部分 应用领 域 的切削
钴等主要 元素的资源 比较 紧缺 ，因此需 要发展 各种少 钨 的 通用型高速钢 ；扩大使 用各 种无钴 、少钴 的高性能 高速钢 ， 如５ ０ １ 、Ｃ ｏ 。 Ｎ等钢种 ；二是粉末冶金高速钢 性能 的进 一步
达９ Ｏ 。涂层 性 能也 不 断提 高 ，不 仅开 发 了适 应 高速 切
具 ，到钻 头 、丝锥 立 铣刀 等通 用 刀具 。由于 高速钢 中钨、
１ ． ３ 先进涂层技术的广泛采用
刀具涂层技术 自从 问世 以来 ，对刀 具性 能的改善 和加 工技术 的进步起着非 常重要的作用 。刀具 的涂 层技术 在现 代切削加工和刀具 的发展 中起着 十分重要 的作用 ，涂 层刀 具 已经成为现代刀具的标 志 ，自从 问世 以来发展非常迅 速 ， 应用领域不断扩大 。目前 ，国外 硬质合金 可转位 刀 片的涂 层 比例在 ７ Ｏ 以上 ，在欧洲 ，齿轮刀具 的涂 层 比例甚 至高
２ ０ １ ３年 ・ 第 １期
材料综述
中国材料科技 与设备 （ 双月 刊）
数 控 刀 具 材 料 的 研 究 进 展
张 宇
（ 浙江工业职业技术学院 数字控制工程分院 ，浙江 绍兴 ３ １ ２ ０ ０ ０ ）
摘要 ：数控刀具是数控加工技术 中的重要基础装备之一 ，在保证制 造技 术的有效 实施方 面有着十分重要 的作 用。本 文
主 要 介 绍 数 控 机 床 刀 具 的 分 类 、数 控 刀 具 材 料 的 现 状 和 发展 趋 势 。
关键词 ：数控 刀具 ；刀具材料 中图分类号 ：Ｔ Ｇ１ ７ ８ 文献标识码 ：Ａ
０ 引 言
近年来 ，随着机加工水 平 的提高 ，数控 机加工 工艺技 术得到 了迅速发展 ，数控 技术也 得到 了快速发 展 。各种先 进 的新材料 、新技术不 断应用 于数控刀 具的生 产 中，使数 控刀具更加适合于 在高速 、超高 速 、高精 度等加 工领域 的 应用 。同时 ，为 了保证数 控机床 的加 工精度 、提 高生产 效 率和降低刀具 的损耗 ，各 种规格类 型 的新 型刀具 也不 断涌
削、干切削 、硬切削的耐热 性更好 的涂层 ，而且通过 对涂
提高 ，使用量也随之增加 ，从 而使高 速钢刀具 所覆 盖 的应 用领域的切削效率也相 应扩大 。同时 ，高速钢 是铁磁 性材
料 ，具有较高的剩磁感应 和较大 的矫顽磁 力 ，而正 常 的切
层结构 的调整提高涂层的性能 ，防止 涂层 的剥 落。 多种纳米涂层 的实用化 ，使 涂层 的性能有 了显著 的提 高。比如 由 日立公 司研发的 的 Ｔｉ Ｓ ｉ Ｎ为 ５ ｎ ｍ 的结 晶复合材 料 ，涂 层 硬 度 可 达 ３ ６ ０ ０ ＨＶ，开 始 氧 化 温 度 为 １ １ ０ ０ ℃；
削模 拟试 验 ，并 于 １ ９ ３ １年 ４月发表 了著 名的超高 速切削理 论 。高速钢正是凭着其在 强度 、韧性 、热硬性 及 ＿ Ｔ艺 性等 方面优 良的综合性能 ，在切 削某 些难 加工材 料 以及某 些特 殊制造中仍有较大的优势 。高速钢刀 具材料 的发 展 主要表 现在两方 面 ：一是钴 高速钢 的应用 面扩大 ，从 制造复 杂刀
１ ． １高速钢 刀具材料的发展
高速钢 自 １ ９ ０ ０年问世 以来 ，一 直处 于刀具材 料的主导 地位 。１ ９ ２ ９年德国物理学家 Ｓ ａ ｌ ｏ ｍｏ ｎ博 士进 行 的超 高速切
高其抗弯强度 、抗 冲击韧性 、耐磨性 。 日本 的金 属 陶瓷刀
具 已经 占硬质合金刀具总量 的 ３ Ｏ ～４ Ｏ 。世界 上 ，该类 刀具应用面也呈迅速扩 大的趋势 。涂层 金属 陶瓷 、新 型金 属 陶瓷 、超细晶粒金属 陶瓷 的开发是新 一代金 属 陶瓷 的代 表 ，这也是硬质合金刀具发展 的趋势 ［ ４ ］ 。
现 。本文 主要介绍数控刀具材料 的研究进展 。
具使用 寿命 ，提高加工质量［ ２ ］ 。
１ ． ２ 硬 质合金 刀具材料性能的提 高
硬质合金基体材料是 为适应各种 表面改 性涂层材 料 的 涂覆 工艺技术要求 添加各种微量 元素 ，满足 于各种 机加工
工艺技术对可转位 刀片切削 性能的要求 而发展 的。由 于硬