數控（kòng）加工刀具材料詳解

切（qiē）削刀具與加工對象的力學性能匹配問題主要是指刀具與工件材料的強度、韌性和硬度等力學性（xìng）能（néng）參數（shù）要相匹配。具有不同力學（xué）性能的刀具材（cái）料所適合加工的工件材料有所不同。

① 刀具材料（liào）硬度（dù）順序為：金剛石刀具>立（lì）方氮化硼刀具>陶瓷刀具>硬質合（hé）金>高速鋼。

② 刀具材料的抗彎（wān）強度順序為：高速鋼>硬質合金>陶瓷刀（dāo）具（jù）>金剛石和立方氮化硼（péng）刀具。

③ 刀具材料的韌度大小（xiǎo）順序為：高速鋼>硬質合金>立方氮化硼、金（jīn）剛石和（hé）陶瓷刀具。

高硬度的工件材料，必須用更高硬（yìng）度的刀具來加工，刀（dāo）具材料的硬度（dù）必（bì）須高於工件材料的硬（yìng）度，一般（bān）要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，其（qí）耐磨性就越好。如（rú），硬質（zhì）合金中含鈷量（liàng）增多時，其（qí）強度和（hé）韌（rèn）性增加，硬度降低，適合於粗加工；含鈷量（liàng）減少時，其硬度及耐（nài）磨性增加，適合（hé）於精加工。

具有優良高溫力（lì）學性能的刀具尤其適合（hé）於高速切削加工。陶瓷刀具優（yōu）良的高溫性能使其能夠以（yǐ）高的速度進行切削，允許的切削速度可比硬質合金（jīn）提高2～10倍。

具有（yǒu）不同物理性能的刀具，如，高導熱和低熔點的高速鋼刀（dāo）具、高熔點和低熱脹的陶瓷刀具、高導（dǎo）熱和低熱脹的（de）金剛石刀具等，所適合加工的（de）工件材料（liào）有（yǒu）所不同。加工導熱性差的工件（jiàn）時，應采用導熱較好的刀具材料，以使切（qiē）削熱得（dé）以（yǐ）迅（xùn）速傳出而降低切削溫度。金剛石由於導熱係數及熱擴散率高，切削熱容易散出，不會產生很大（dà）的（de）熱（rè）變形，這對尺寸精度要求很高的精密加工刀（dāo）具來說尤為重要。

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

② 各（gè）種刀具材料（liào）的導熱係數順序：PCD>PCBN>WC基硬質合金>TiC(N)基硬質合金（jīn）>HSS>Si3N4基陶瓷>A1203基陶瓷。

③ 各種刀具材料的（de）熱脹係（xì）數大小順序為：HSS>WC基硬質合金>TiC(N)> A1203基陶瓷>PCBN>Si3N4基陶瓷>PCD。

④ 各種刀具（jù）材料的抗熱震性大小順序為：HSS>WC基硬質合（hé）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（xìng）能匹配問題主要是指刀具材料與工件材料化學親和性、化學反應、擴散和溶解（jiě）等化（huà）學性能參數要相匹配。材料不同的刀具所適合加工的工件材料（liào）有所不同。

① 各（gè）種刀具材料抗粘接溫度高低(與鋼)：PCBN>陶（táo）瓷>硬質（zhì）合金（jīn）>HSS。

② 各種（zhǒng）刀具材（cái）料抗（kàng）氧化溫度高低：陶（táo）瓷>PCBN>硬質合金>金（jīn）剛（gāng）石>HSS。

③種（zhǒng）刀具材料的擴散強（qiáng）度大（dà）小：對鋼鐵，金剛石>Si3N4基陶瓷>PCBN>A1203基陶瓷；對鈦，A1203基陶瓷>PCBN>SiC>Si3N4>金剛石。

 硬（yìng）度和（hé）耐磨性

刀具材料的硬度必須高於工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上（shàng）。一般情況下，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。

 強度和韌性

刀具切削部分要承受很大的切削力和衝擊力，因此，刀具材（cái）料（liào）應具備較高的（de）強度和（hé）韌性（xìng），以便承（chéng）受切削力、衝擊和振動,防止刀具脆性斷裂和（hé）崩刃。

 耐熱性和導熱性

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

 可加工性和（hé）經濟性（xìng）

為便於製（zhì）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（gōng）性能，磨削加工性能等，從而追求高的性價比。

一般而言，PCBN、陶（táo）瓷刀具、塗層硬質合金及TiCN基硬質合金刀具適合於鋼鐵等黑色金屬的數控加工；而PCD刀具（jù）適合於對Al、Mg、Cu等有色金屬材料及其合金和（hé）非（fēi）金屬材（cái）料的加工（gōng）。下（xià）列出了上述刀具材料（liào）所適合加工的一些工件材料。