刀（dāo）具材（cái）質選擇

目前廣泛應用的數控加工刀具材料主要有（yǒu）金剛石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷（cí）刀具、塗層刀具、硬質（zhì）合金刀具和高速鋼刀具等。

切（qiē）削加工材料種類

刀具材料的牌號多，其性能相差也很大。如下表各種刀具材料的主要性能指標。

數（shù）控加工用刀具材（cái）料必須（xū）根據所（suǒ）加工的工件和加工性質（zhì）來選擇。刀具材料的選用應與加工對象合理匹配，切削刀具材料與加工對象的匹配，主要指二者的力學性能、物理性能和化（huà）學性（xìng）能相匹（pǐ）配，以獲得最長的刀具壽命和最大的切削加工（gōng）生產率。

切削刀具材料與加工（gōng）對象的力學性能匹配

切削刀具與加工對象的力學性能匹配問題主要是（shì）指刀具與工件材料的強度、韌性和硬度等力學（xué）性能參數要相匹配。具（jù）有不同力學性能的刀具（jù）材料所適合加工的工件材料有所不（bú）同。

① 刀具材料硬度順序為：金剛石刀具>立方氮化（huà）硼刀具（jù）>陶瓷刀具>硬質合金>高速鋼。

② 刀（dāo）具材（cái）料的抗彎強度順序為：高速鋼>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（shùn）序為：高速鋼>硬質合金>立方（fāng）氮化硼、金剛石和陶瓷刀具。

高硬度的工件材料，必須用更高（gāo）硬（yìng）度的刀具來（lái）加工（gōng），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。刀具材料的硬度越高，其耐（nài）磨性就越（yuè）好。如，硬質（zhì）合金中含鈷量增多時，其強度和韌性增加，硬度降低，適合於粗加工；含鈷量減少時，其硬度及耐（nài）磨性增加，適合於精加工。

具有優良高溫力學（xué）性能的刀具尤其適合於高（gāo）速（sù）切削加工。陶瓷刀具優良的高（gāo）溫性能使其能（néng）夠以高的速度進（jìn）行切削，允許的切削速度可比硬質合金提高2～10倍。

切削刀具材料與加工對象的物理性能匹配

具有不同物理性能的刀具（jù），如，高導熱和低（dī）熔點（diǎn）的高速鋼（gāng）刀具（jù）、高熔點和低熱脹的陶瓷刀具、高導熱和低熱脹的金剛石（shí）刀（dāo）具等，所適合加工的工件材料有（yǒu）所不同。加工導熱性差的工件時，應采（cǎi）用導熱（rè）較好的刀具材料，以使切（qiē）削熱得以迅速傳出（chū）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（hěn）大的熱（rè）變形（xíng），這對尺寸精度（dù）要求很高的精密加工刀（dāo）具來說（shuō）尤為重要。

① 各種（zhǒng）刀具材料的耐熱溫度：金剛石刀具為700～800℃；PCBN刀具為1300～1500℃；陶瓷刀具為1100～1200℃；TiC(N)基硬質合（hé）金為900～1100℃；WC基超（chāo）細晶粒（lì）硬質合金為800～900℃；HSS為600～700℃。

② 各種刀具（jù）材料的導熱係數（shù）順序：PCD>PCBN>WC基硬（yìng）質（zhì）合金>TiC(N)基硬質合金>HSS>Si3N4基陶瓷>A1203基陶瓷。

③ 各種刀具材料的熱脹係數大小順序為（wéi）：HSS>WC基硬質（zhì）合金>TiC(N)> A1203基陶瓷>PCBN>Si3N4基陶（táo）瓷>PCD。

④ 各（gè）種刀（dāo）具材料的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（gōng）對象的（de）化學性能匹配

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

① 各種刀具材料抗粘接溫度高低(與鋼)：PCBN>陶瓷>硬質（zhì）合金>HSS。

② 各種（zhǒng）刀具材料抗氧化溫度高低：陶瓷>PCBN>硬質合金>金剛石>HSS。

③種（zhǒng）刀具材料的（de）擴（kuò）散強度大小：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。

數控刀具材料的合理選（xuǎn）擇

 硬度（dù）和耐磨性

刀具材料的硬度必須高於工件材料的硬度，一（yī）般要求在60HRC以上。一般情況下，刀具材料的硬度越高（gāo），耐（nài）磨性就越好。

 強度和韌性

刀具切削（xuē）部分要承受很大（dà）的切（qiē）削（xuē）力和（hé）衝擊力，因此，刀具材料應具備較高的強度和韌性（xìng），以便承受切削力、衝擊和振動,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其硬度和強度，耐熱性越好，刀具在高溫（wēn）時抗塑性變形的能力、抗磨損的能力也越強（qiáng）；導熱性越好，切削時（shí）產生的熱（rè）量越容易傳導出去，從（cóng）而降低切削部分的溫度，減輕刀（dāo）具磨損。

 可加工性和經濟性

為便於製造，刀具材料應具有良（liáng）好的（de）可加工性，包括熱加工性（xìng）能、機（jī）械加（jiā）工性能，磨削加（jiā）工性能等（děng），從而追（zhuī）求高的性價比。

一般而言，PCBN、陶瓷刀具、塗層硬質（zhì）合（hé）金及TiCN基硬質合金刀具適合於鋼鐵（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金屬材料的加工。表3-3-2列出了上述刀具材料所適合加工的（de）一些工件材（cái）料。

下表出了各種刀（dāo）具材料所適合加（jiā）工的（de）一些工件材料。

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