數控加工刀具材料（liào）詳解 - 東莞市朗賽（sài）德（dé）五金（jīn）工具有限（xiàn）公司

目前廣泛應用的數控加工刀具材料主要有金（jīn）剛石刀具、立方（fāng）氮（dàn）化硼刀具、陶瓷刀具、塗層刀（dāo）具、硬質合金刀具和高（gāo）速鋼刀具等。

切削加（jiā）工材料種類（lèi）

刀具材料的牌號多（duō），其性能（néng）相差也很大。如下表各（gè）種刀具（jù）材料的主要性能（néng）指標（biāo）。

數控加工用刀具材料（liào）必須根據所加工的工件和加工性質來選擇。刀具材料的選用應與加工對象合理匹配，切削刀具材料與（yǔ）加工對象的匹配，主要指二者的力學性能、物理性能和化學性能相匹配，以獲得最（zuì）長的刀具壽命和（hé）最大的切削加工生產率。

切（qiē）削刀具材料與加工對象的力學（xué）性能匹配

切削刀具與加工對象（xiàng）的力（lì）學性能匹配（pèi）問題主要是指刀具與工件材料的強度、韌（rèn）性和（hé）硬度（dù）等力學性能參數要相匹配。具有不同力學性能的刀具材料所適合加（jiā）工的工件材料（liào）有所不同。

① 刀（dāo）具材料硬度順序為（wéi）：金剛石刀具>立方氮（dàn）化硼刀具>陶瓷刀具>硬質合金>高速鋼。

② 刀具材料的抗彎強度順序為：高速（sù）鋼>硬質合金>陶瓷刀具>金剛石和立方氮化硼刀具。

③ 刀具材料的韌度大小順序為（wéi）：高速鋼>硬質合金>立方氮化（huà）硼、金剛石和陶瓷（cí）刀（dāo）具。

高硬度（dù）的工（gōng）件材料，必須用更高硬度（dù）的刀具（jù）來加（jiā）工，刀具材料的硬度必須高（gāo）於工件材料的硬度，一般（bān）要求（qiú）在（zài）60HRC以上。刀（dāo）具材料的硬度越高，其耐磨性（xìng）就越好。如，硬質合金中含鈷量增多時，其強度和（hé）韌性增（zēng）加，硬度降低，適合於粗加工；含鈷（gǔ）量減少（shǎo）時，其（qí）硬度（dù）及耐磨性增加，適合（hé）於精加工。

具有優良高溫（wēn）力學性能的刀具尤其適合於高速切削加工。陶瓷刀具優良的高溫性能使其能（néng）夠以高的速度進行切削，允（yǔn）許的切削速度可比硬質合金提（tí）高2～10倍。

切削刀具材料與（yǔ）加工對象的物理性能匹配

具有不同物理性（xìng）能的刀（dāo）具，如，高導熱和低熔點的高速鋼刀具、高熔點和（hé）低熱脹的陶瓷刀具（jù）、高（gāo）導熱（rè）和低熱脹的金剛石刀具等，所適合加工的工件材料（liào）有所不同。加工導熱性差的（de）工件時，應采用導熱較好的刀具（jù）材料，以使切削熱得以迅速傳出而（ér）降低切削溫度。金剛石（shí）由於導熱係數及熱擴散率高，切削熱容易散出，不會（huì）產生很（hěn）大（dà）的熱變形，這對（duì）尺寸精度要求很高的精密加工刀具來（lái）說尤為重要。

① 各種刀具材料的耐熱（rè）溫度：金剛石（shí）刀具為700～800℃；PCBN刀具為（wéi）1300～1500℃；陶瓷刀具為1100～1200℃；TiC(N)基硬質合金（jīn）為900～1100℃；WC基超細晶粒硬質合金（jīn）為800～900℃；HSS為600～700℃。

② 各種刀具材料的導熱係數順（shùn）序：PCD>PCBN>WC基（jī）硬質合金>TiC(N)基硬質合金>HSS>Si3N4基（jī）陶瓷>A1203基陶瓷。

③ 各種刀具材料的熱脹係數大小順（shùn）序為：HSS>WC基（jī）硬質合金>TiC(N)> A1203基陶瓷>PCBN>Si3N4基陶（táo）瓷（cí）>PCD。

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

切削刀具材料與加工對象的化學性能匹配

切削刀具材料與加工對象的化學（xué）性能匹配問題主要是指刀具材料與工件材料化學親和性、化學（xué）反應、擴散和溶解等化學性能參數要相匹配。材料不同的刀（dāo）具所（suǒ）適合加工的工（gōng）件材料有所不同。

① 各種刀具（jù）材（cái）料抗粘接溫度高低(與鋼)：PCBN>陶瓷>硬質合金>HSS。

② 各種刀具材料抗氧化溫（wēn）度高低：陶瓷>PCBN>硬質（zhì）合（hé）金>金剛石>HSS。

③種刀具材（cái）料（liào）的擴散強度大小：對鋼鐵，金剛石>Si3N4基（jī）陶瓷>PCBN>A1203基陶瓷；對鈦，A1203基（jī）陶瓷>PCBN>SiC>Si3N4>金剛石。

數（shù）控刀（dāo）具材料的合理選擇

硬度和耐磨性（xìng）

刀具材（cái）料的硬度必須高於工件材料（liào）的硬度，一（yī）般要求在60HRC以上。一般情（qíng）況下，刀具材料的硬度越（yuè）高，耐磨（mó）性就越好。

強度和韌性

刀具切（qiē）削部分要承受很（hěn）大的切削（xuē）力和衝擊力，因此，刀（dāo）具材料應具備較（jiào）高（gāo）的強（qiáng）度和韌性，以便承受切削力、衝擊和振（zhèn）動,防止刀具脆性斷裂和崩刃。

耐熱性和導熱性

在高溫下刀具仍能保持（chí）其硬度和強（qiáng）度，耐熱性越好（hǎo），刀具在高溫時抗塑性變形的能（néng）力、抗磨損的能力也（yě）越強；導熱性越好，切削時產生的熱量越容易傳導出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。

可（kě）加工性和經濟性

為便於製造，刀具材料應具有良好的可加工性，包括熱加工性能、機械加工性（xìng）能，磨削加工性能等，從（cóng）而追求（qiú）高（gāo）的性價比。

一般而言（yán），PCBN、陶瓷刀具、塗層硬質合金及TiCN基硬質合金刀具（jù）適合於鋼鐵（tiě）等黑色金屬的數控加工；而PCD刀具適合於對Al、Mg、Cu等有色金屬材料及其合金和非（fēi）金（jīn）屬材料的加工。下列出了上述刀具材料所適合加工的一些工件材料。

數控（kòng）加工刀具材料詳解