数控刀具材料的选用

3．3 数控刀具材料及选用

先进的加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。

3．3．1刀具材料应具备基本性能

刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能：(1)硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。

(2)强度和韧性。刀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。

(3)耐热性。刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。

(4)工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。

3．3．2刀具材料的种类、性能、特点、应用

1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用

金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。

⑴金刚石刀具的种类

①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。

PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，加工的工件表面质量也不如天然金刚石，现在工业中还不能方便地制造带有断屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。

③CVD金刚石刀具：自从20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技术在日本出现。CVD金刚石是指用化学气相沉积法(CVD)在异质基体(如硬质合金、陶瓷等)上合成金刚石膜，CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。

CVD金刚石的性能与天然金刚石相比十分接近，兼有天然单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点，在一定程度上又克服了它们的不足。

⑵金刚石刀具的性能特点：

①极高的硬度和耐磨性：天然金刚石是自然界已经发现的最硬的物质。金刚石具有极高的耐磨性，加工高硬度材料时，金刚石刀具的寿命为硬质合金刀具的lO～100倍，甚至高达几百倍。

②具有很低的摩擦系数：金刚石与一些有色金属之间的摩擦系数比其他刀具都低，摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力。

③切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，天然单晶金刚石刀具可高达0.002～0.008μm，能进行超薄切削和超精密加工。

④具有很高的导热性能：金刚石的导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，刀具切削部分温度低。

⑤具有较低的热膨胀系数：金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，由切削热引起的

刀具尺寸的变化很小，这对尺寸精度要求很高的精密和超精密加工来说尤为重要。

⑶金刚石刀具的应用。

金刚石刀具多用于在高速下对有色金属及非金属材料进行精细切削及镗孔。适合加工各种耐磨非金属，如玻璃钢粉末冶金毛坯，陶瓷材料等；各种耐磨有色金属，如各种硅铝合金；各种有色金属光整加工。

金刚石刀具的不足之处是热稳定性较差，切削温度超过700℃～800℃时，就会完全失去其硬度；此外，它不适于切削黑色金属，因为金刚石(碳)在高温下容易与铁原子作用，使碳原子转化为石墨结构，刀具极易损坏。

2．立方氮化硼刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用

用与金刚石制造方法相似的方法合成的第二种超硬材料—立方氮化硼(CBN)，在硬度和热导率方面仅次于金刚石，热稳定性极好，在大气中加热至10000C也不发生氧化。CBN对于黑色金属具有极为稳定的化学性能，可以广泛用于钢铁制品的加工。

⑴立方氮化硼刀具的种类

立方氮化硼(CBN)是自然界中不存在的物质，有单晶体和多晶体之分，即CBN单晶和聚晶立方氮化硼(Polycrystalline cubic bornnitride，简称PCBN)。CBN是氮化硼(BN)的同素异构体之一，结构与金刚石相似。

PCBN（聚晶立方氮化硼）是在高温高压下将微细的CBN材料通过结合相(TiC、TiN、Al、Ti等)烧结在一起的多晶材料，是目前利用人工合成的硬度仅次于金刚石的刀具材料，它与金刚石统称为超硬刀具材料。PCBN主要用于制作刀具或其他工具。

PCBN刀具可分为整体PCBN刀片和与硬质合金复合烧结的PCBN复合刀片。

PCBN复合刀片是在强度和韧性较好的硬质合金上烧结一层O.5～1.0mm厚的PCBN而成的，其性能兼有较好的韧性和较高的硬度及耐磨性，它解决了CBN刀片抗弯强度低和焊接困难等问题。

⑵立方氮化硼的主要性能、特点

立方氮化硼的硬度虽略次于金刚石，但却远远高于其他高硬度材料。CBN的突出优点是热稳定性比金刚石高得多，可达1200℃以上(金刚石为700～800℃)，另一个突出优点是化学惰性大，与铁元素在1200～1300℃下也不起化学反应。立方氮化硼的主要性能特点如下。

①高的硬度和耐磨性：CBN晶体结构与金刚石相似，具有与金刚石相近的硬度和强度。PCBN特别适合于加工从前只能磨削的高硬度材料，能获得较好的工件表面质量。

②具有很高的热稳定性：CBN的耐热性可达1400～1500℃，比金刚石的耐热性(700～

800℃)几乎高l倍。PCBN刀具可用比硬质合金刀具高3～5倍的速度高速切削高温合金和淬硬钢。

③优良的化学稳定性：与铁系材料到1200—1300℃时也不起化学作用，不会像金刚石那样急剧磨损，这时它仍能保持硬质合金的硬度；PCBN刀具适合于切削淬火钢零件和冷硬铸铁，可广泛应用于铸铁的高速切削。

④具有较好的热导性：CBN的热导性虽然赶不上金刚石，但是在各类刀具材料中PCBN的热导性仅次于金刚石，大大高于高速钢和硬质合金

⑤具有较低的摩擦系数：低的摩擦系数可导致切削时切削力减小，切削温度降低，加工表面质量提高。

⑶立方氮化硼刀具应用：

立方氮化硼适于用来精加工各种淬火钢、硬铸铁、高温合金、硬质合金、表面喷涂材料等难切削材料。加工精度可达IT5(孔为IT6)，表面粗糙度值可小至Ra1.25～0.20μm。

立方氮化硼刀具材料韧性和抗弯强度较差。因此，立方氮化硼车刀不宜用于低速、冲击载荷大的粗加工；同时不适合切削塑性大的材料(如铝合金、铜合金、镍基合金、塑性大的钢等)，因为切削这些金属时会产生严重的积屑瘤，而使加工表面恶化。

3．陶瓷刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用

陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能好、耐热性和化学稳定性优良等特点，且不易与金属产生粘接。陶瓷刀具在数控加工中占有十分重要的地位，陶瓷刀具已成为高速切削及难加工材料加工的主要刀具之一。陶瓷刀具广泛应用于高速切削、干切削、硬切削以及难加工材料的切削加工。陶瓷刀具可以高效加工传统刀具根本不能加工的高硬材料，实现“以车代磨”；陶瓷刀具的最佳切削速度可以比硬质合金刀具高2～lO倍，从而大大提高了切削加工生产效率；陶瓷刀具材料使用的主要原料是地壳中最丰富的元素，因此，陶瓷刀具的推广应用对提高生产率、降低加工成本、节省战略性贵重金属具有十分重要的意义，也将极大促进切削技术的进步。

⑴陶瓷刀具材料的种类

陶瓷刀具材料种类一般可分为氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、复合氮化硅一氧化铝基陶瓷三大类。其中以氧化铝基和氮化硅基陶瓷刀具材料应用最为广泛。氮化硅基陶瓷的性能更优越于氧化铝基陶瓷。

⑵陶瓷刀具的性能、特点

陶瓷刀具的性能特点如下：

①硬度高、耐磨性能好：陶瓷刀具的硬度虽然不及PCD和PCBN高，但大大高于

硬质合金和高速钢刀具，达到93-95HRA。陶瓷刀具可以加工传统刀具难以加工的高硬材料，适合于高速切削和硬切削。

②耐高温、耐热性好：陶瓷刀具在1200℃以上的高温下仍能进行切削。陶瓷刀具具有很好的高温力学性能，A12O3陶瓷刀具的抗氧化性能特别好，切削刃即使处于赤热状态，也能连续使用。因此，陶瓷刀具可以实现干切削，从而可省去切削液。

③化学稳定性好：陶瓷刀具不易与金属产生粘接，且耐腐蚀、化学稳定性好，可减小刀具的粘接磨损。

④摩擦系数低：陶瓷刀具与金属的亲合力小，摩擦系数低，可降低切削力和切削温度。

⑶陶瓷刀具有应用

陶瓷是主要用于高速精加工和半精加工的刀具材料之一。陶瓷刀具适用于切削加工各种铸铁(灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、冷硬铸铁、高合金耐磨铸铁)和钢材(碳素结构钢、合金结构钢、高强度钢、高锰钢、淬火钢等)，也可用来切削铜合金、石墨、工程塑料和复合材料。

陶瓷刀具材料性能上存在着抗弯强度低、冲击韧性差问题，不适于在低速、冲击负荷下切削。

4．涂层刀具材料的性能和特点及刀具的应用

对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一。涂层刀具的出现，使刀具切削性能有了重大突破。涂层刀具是在韧性较好刀体上，涂覆一层或多层耐磨性好的难熔化合物，它将刀具基体与硬质涂层相结合，从而使刀具性能大大提高。涂层刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。

新型数控机床所用切削刀具中有80％左右使用涂层刀具。涂层刀具将是今后数控加工领域中最重要的刀具品种。

⑴涂层刀具的种类

根据涂层方法不同，涂层刀具可分为化学气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。涂层硬质合金刀具一般采用化学气相沉积法，沉积温度在1000℃左右。涂层高速钢刀具一般采用物理气相沉积法，沉积温度在500℃左右；

根据涂层刀具基体材料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金刚石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。

根据涂层材料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即“硬”涂层刀具和‘软”涂层刀具。“硬”涂层刀具追求的主要目标是高的硬度和耐磨性，其主要优点是硬度高、耐磨性能好，典型的是TiC和TiN涂层。“软”涂层刀具追求的目标是低摩擦系数，也称为自润滑刀具，

它与工件材料的摩擦系数很低，只有0.1左右，可减小粘接，减轻摩擦，降低切削力和切削温度。

最近开发了纳M涂层(Nanoeoating)刀具。这种涂层刀具可采用多种涂层材料的不同组合(如金属／金属、金属／陶瓷、陶瓷／陶瓷等)，以满足不同的功能和性能要求。设计合理的纳M涂层可使刀具材料具有优异的减摩抗磨功能和自润滑性能，适合于高速干切削。

⑵涂层刀具的特点

涂层刀具的性能特点如下：

①力学和切削性能好：涂层刀具将基体材料和涂层材料的优良性能结合起来，既保持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低摩擦系数。因此，涂层刀具的切削速度比未涂层刀具可提高2倍以上，并允许有较高的进给量。涂层刀具的寿命也得到提高。

②通用性强：涂层刀具通用性广，加工范围显著扩大，一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用。

③涂层厚度：随涂层厚度的增加刀具寿命也会增加，但当涂层厚度达到饱和，刀具寿命不再明显增加。涂层太厚时，易引起剥离；涂层太薄时，则耐磨性能差。

④重磨性：涂层刀片重磨性差、涂层设备复杂、工艺要求高、涂层时间长。

⑤涂层材料：不同涂层材料的刀具，切削性能不一样。如：低速切削时，TiC涂层占有优势；高速切削时，TiN 较合适。

⑶涂层刀具的应用

涂层刀具在数控加工领域有巨大潜力，将是今后数控加工领域中最重要的刀具品种。涂层技术已应用于立铣刀、铰刀、钻头、复合孔加工刀具、齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片，满足高速切削加工各种钢和铸铁、耐热合金和有色金属等材料的需要。

5．硬质合金刀具材料的种类、性能和特点及应用

硬质合金刀具，特别是可转位硬质合金刀具，是数控加工刀具的主导产品,20世纪80年代以来，各种整体式和可转位式硬质合金刀具或刀片的品种已经扩展到各种切削刀具领域，其中可转位硬质合金刀具由简单的车刀、面铣刀扩大到各种精密、复杂、成形刀具领域。

⑴硬质合金刀具的种类

按主要化学成分区分，硬质合金可分为碳化钨基硬质合金和碳(氮)化钛(TiC(N))基硬质合金。

碳化钨基硬质合金包括钨钴类(YG)、钨钴钛类(YT)、添加稀有碳化物类(YW)三类，它

们各有优缺点，主要成分为碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)、碳化铌(NbC)等，常用的金属粘接相是Co。

碳(氮)化钛基硬质合金是以TiC为主要成分(有些加入了其他碳化物或氮化物)的硬质合金，常用的金属粘接相是Mo和Ni。

ISO(国际规范化组织)将切削用硬质合金分为三类：

K类，包括Kl0～K40，相当于我国的YG类(主要成分为WC．Co)。

P类，包括P01～P50，相当于我国的YT类(主要成分为WC．TiC．Co)。

M类，包括M10～M40，相当于我国的YW类(主要成分为WC-TiC-TaC(NbC)-Co)。

各个牌号分别以01～50之间的数字表示从高硬度到最大韧性之间的一系列合金。

⑵硬质合金刀具的性能特点

硬质合金刀具的性能特点如下：

①高硬度：硬质合金刀具是由硬度和熔点很高的碳化物(称硬质相)和金属粘结剂(称粘接相)经粉末冶金方法而制成的，其硬度达89～93HRA，远高于高速钢，在5400C时，硬度仍可达82～87HRA，与高速钢常温时硬度(83～86HRA)相同。硬质合金的硬度值随碳化物的性质、数量、粒度和金属粘接相的含量而变化，一般随粘接金属相含量的增多而降低。在粘接相含量相同时，YT类合金的硬度高于YG类合金，添加TaC(NbC)的合金具有较高的高温硬度。

②抗弯强度和韧性：常用硬质合金的抗弯强度在900～1500MPa范围内。金属粘接相含量越高，则抗弯强度也就越高。当粘接剂含量相同时，YG类(WC-Co)合金的强度高于YT类(WC-TiC-Co)合金，并随着TiC含量的增加，强度降低。硬质合金是脆性材料，常温下其冲击韧度仅为高速钢的1／30～1／8。

⑶常用硬质合金刀具的应用

YG类合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。细晶粒硬质合金(如YG3X、YG6X)在含钴量相同时比中晶粒的硬度和耐磨性要高些，适用于加工一些特殊的硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、钛合金、硬青铜和耐磨的绝缘材料等。

YT类硬质合金的突出优点是硬度高、耐热性好、高温时的硬度和抗压强度比YG类高、抗氧化性能好。因此，当要求刀具有较高的耐热性及耐磨性时，应选用TiC含量较高的牌号。YT类合金适合于加工塑性材料如钢材，但不宜加工钛合金、硅铝合金。

YW类合金兼具YG、YT类合金的性能，综合性能好，它既可用于加工钢料，又可用于加工铸铁和有色金属。这类合金如适当增加钴含量，强度可很高，可用于各种难加工材料的粗加工和断续切削。

6．高速钢刀具的种类和特点及应用

高速钢(High Speed Steel，简称HSS)是一种加入了较多的W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢。高速钢刀具在强度、韧性及工艺性等方面具有优良的综合性能，在复杂刀具，尤其是制造孔加工刀具、铣刀、螺纹刀具、拉刀、切齿刀具等一些刃形复杂刀具，高速钢仍占据主要地位。高速钢刀具易于磨出锋利的切削刃。

按用途不同，高速钢可分为通用型高速钢和高性能高速钢。

⑴通用型高速钢刀具

通用型高速钢。一般可分钨钢、钨钼钢两类。这类高速钢含加(C)为0.7％～0.9％。按钢中含钨量的不同，可分为含W为12％或18％的钨钢，含W为6％或8％的钨钼系钢，含W 为2％或不含W的钼钢。通用型高速钢具有一定的硬度(63-66HRC)和耐磨性、高的强度和韧性、良好的塑性和加工工艺性，因此广泛用于制造各种复杂刀具。

①钨钢：通用型高速钢钨钢的典型牌号为W18Cr4V，(简称W18)，具有较好的综合性能，在6000C 时的高温硬度为48.5HRC，可用于制造各种复杂刀具。它有可磨削性好、脱碳敏感性小等优点，但由于碳化物含量较高，分布较不均匀，颗粒较大，强度和韧性不高。

②钨钼钢：是指将钨钢中的一部分钨用钼代替所获得的一种高速钢。钨钼钢的典型牌号是W6Mo5Cr4V2，(简称M2)。M2的碳化物颗粒细小均匀，强度、韧性和高温塑性都比W18Cr4V 好。另一种钨钼钢为W9Mo3Cr4V(简称W9)，其热稳定性略高于M2钢，抗弯强度和韧性都比W6M05Cr4V2好，具有良好的可加工性能。

⑵高性能高速钢刀具

高性能高速钢是指在通用型高速钢成分中再增加一些含碳量、含钒量及添加Co、Al等合金元素的新钢种，从而可提高它的耐热性和耐磨性。主要有以下几大类：

①高碳高速钢。高碳高速钢（如95W18Cr4V），常温和高温硬度较高，适于制造加工普通钢和铸铁、耐磨性要求较高的钻头、铰刀、丝锥和铣刀等或加工较硬材料的刀具，不宜承受大的冲击。

②高钒高速钢。典型牌号，如，W12Cr4V4Mo，（简称EV4），含V提高到3％一5％，耐磨性好，适合切削对刀具磨损极大的材料，如纤维、硬橡胶、塑料等，也可用于加工不锈钢、高强度钢和高温合金等材料。

③钴高速钢。属含钴超硬高速钢，典型牌号，如，W2Mo9Cr4VCo8 ，(简称M42)，有很高的硬度，其硬度可达69-70HRC，适合于加工高强度耐热钢、高温合金、钛合金等难加工材料，M42可磨削性好，适于制作精密复杂刀具，但不宜在冲击切削条件下工作。

④铝高速钢。属含铝超硬高速钢，典型牌号，如，W6Mo5Cr4V2Al，(简称501)，6000C 时的高温硬度也达到54HRC，切削性能相当于M42，适宜制造铣刀、钻头、铰刀、齿轮刀具、拉刀等，用于加工合金钢、不锈钢、高强度钢和高温合金等材料。

⑤氮超硬高速钢。典型牌号，如，W12M03Cr4V3N，简称(V3N)，属含氮超硬高速钢，

硬度、强度、韧性与M42相当，可作为含钴高速钢的替代品，用于低速切削难加工材料和低速高精加工。

⑶熔炼高速钢和粉末冶金高速钢

按制造工艺不同，高速钢可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。

①熔炼高速钢：普通高速钢和高性能高速钢都是用熔炼方法制造的。它们经过冶炼、铸锭和镀轧等工艺制成刀具。熔炼高速钢容易出现的严重问题是碳化物偏析，硬而脆的碳化物在高速钢中分布不均匀，且晶粒粗大(可达几十个微M)，对高速钢刀具的耐磨性、韧性及切削性能产生不利影响。

②粉末冶金高速钢(PM HSS)：粉末冶金高速钢(PM HSS)是将高频感应炉熔炼出的钢液，用高压氩气或纯氮气使之雾化，再急冷而得到细小均匀的结晶组织(高速钢粉末)，再将所得的粉末在高温、高压下压制成刀坯，或先制成钢坯再经过锻造、轧制成刀具形状。与熔融法制造的高速钢相比，PM HSS具有优点是：碳化物晶粒细小均匀,强度和韧性、耐磨性相对熔炼高速钢都提高不少。在复杂数控刀具领域PM HSS刀具将会进一步发展而占重要地位。典型牌号，如F15、FR71、GFl、GF2、GF3、PT1、PVN等，可用来制造大尺寸、承受重载、冲击性大的刀具，也可用来制造精密刀具。

3．3．3数控刀具材料的选用原则

目前广泛应用的数控刀具材料主要有金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂层刀具、硬质合金刀具和高速钢刀具等。刀具材料总牌号多，其性能相差很大。如，表1-4-2-1各种刀具材料的主要性能指标。

数控加工用刀具材料必须根据所加工的工件和加工性质来选择。刀具材料的选用应与加工对象合理匹配，切削刀具材料与加工对象的匹配，主要指二者的力学性能、物理性能和化学性能相匹配，以获得最长的刀具寿命和最大的切削加工生产率。

表3-3-1各种刀具材料的主要性能指标

1．切削刀具材料与加工对象的力学性能匹配

切削刀具与加工对象的力学性能匹配问题主要是指刀具与工件材料的强度、韧性和硬度等力学性能参数要相匹配。具有不同力学性能的刀具材料所适合加工的工件材料有所不同。

①刀具材料硬度顺序为：金刚石刀具>立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>硬质合金>高速钢。

②刀具材料的抗弯强度顺序为：高速钢>硬质合金>陶瓷刀具>金刚石和立方氮化硼刀具。

③刀具材料的韧度大小顺序为：高速钢>硬质合金>立方氮化硼、金刚石和陶瓷刀具。

高硬度的工件材料，必须用更高硬度的刀具来加工，刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好。如，硬质合金中含钴量增多时，其强度和韧性增加，硬度降低，适合于粗加工；含钴量减少时，其硬度及耐磨性增加，适合于精加工。

具有优良高温力学性能的刀具尤其适合于高速切削加工。陶瓷刀具优良的高温性能使其能够以高的速度进行切削，允许的切削速度可比硬质合金提高2～10倍。

2．切削刀具材料与加工对象的物理性能匹配

具有不同物理性能的刀具，如，高导热和低熔点的高速钢刀具、高熔点和低热胀的陶瓷刀具、高导热和低热胀的金刚石刀具等，所适合加工的工件材料有所不同。加工导热性差的工件时，应采用导热较好的刀具材料，以使切削热得以迅速传出而降低切削温度。金刚石由于导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，不会产生很大的热变形，这对尺寸精度要求很高的精密加工刀具来说尤为重要。

①各种刀具材料的耐热温度：金刚石刀具为700～8000C、PCBN刀具为13000～15000C、陶瓷刀具为1100～12000C、TiC(N)基硬质合金为900～11000C、WC基超细晶粒硬质合金为800～9000C、HSS为600～7000C。

②各种刀具材料的导热系数顺序：PCD>PCBN>WC基硬质合金>TiC(N)基硬质合

金>HSS>Si3N4基陶瓷>A1203基陶瓷。

③各种刀具材料的热胀系数大小顺序为：HSS>WC基硬质合金>TiC(N)> A1203基陶

瓷>PCBN>Si3N4基陶瓷>PCD。

④各种刀具材料的抗热震性大小顺序为：HSS>WC基硬质合金>Si3N4基陶

瓷>PCBN>PCD>TiC(N)基硬质合金>A1203基陶瓷。

3．切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配

切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配问题主要是指刀具材料与工件材料化学亲和性、化学反应、扩散和溶解等化学性能参数要相匹配。材料不同的刀具所适合加工的工件材料有所不同。

①各种刀具材料抗粘接温度高低(与钢)为：PCBN>陶瓷>硬质合金>HSS。

②各种刀具材料抗氧化温度高低为：陶瓷>PCBN>硬质合金>金刚石>HSS。

③种刀具材料的扩散强度大小(对钢铁)为：金刚石>Si3N4基陶瓷>PCBN>A1203基陶瓷。扩散强度大小(对钛)为：A1203基陶瓷>PCBN>SiC>Si3N4>金刚石。

4．数控刀具材料的合理选择

一般而言，PCBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金及TiCN基硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的数控加工；而PCD刀具适合于对Al、Mg、Cu等有色金属材料及其合金和非金属材料的加工。表3-3-2列出了上述刀具材料所适合加工的一些工件材料。

表3-3-2列出了各种刀具材料所适合加工的一些工件材料。

表3-3-2刀具材料所适合加工的一些工件材料

注：符号含义是；◎一优，○一良，●一尚可，×一不合适。

数控刀具材料及选用

数控刀具材料及选用，再也不用盲目选刀 加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 一. 刀具材料应具备基本性能 刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能： (1) 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2) 强度和韧性。刀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。 (3) 耐热性。刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。 (4) 工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。 二.刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用 金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002靘，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石

CNC加工中心刀具的选择与切削用量的确定

CNC加工中心刀具的选择与切削用量 的确定 收藏此信息打印该信息添加：佚名来源：未知 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用C AD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 1.数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。 根据刀具结构可分为： 1)整体式； 2)镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种； 3)特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。

根据制造刀具所用的材料可分为： 1)高速钢刀具； 2)硬质合金刀具； 3)金刚石刀具； 4)其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等 从切削工艺上可分为 : 1)车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； 2)钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； 3)镗削刀具； 4)铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： 1)刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； 2)互换性好，便于快速换刀； 3)寿命高，切削性能稳定、可靠； 4)刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； 5)刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； 6)系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 2.数控加工刀具的选择

数控刀具的主要材料种类及用途

数控刀具的主要材料种类及用途 机床与刀具的发展是相辅相成、相互促进的。刀具是由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中最活跃的因素,刀具切削性能的好坏取决于刀具的材料和刀具结构。切削加工生产率和刀具寿命的高低加工成本的多少、加工精度和加工表面质量的优劣等,在很大程度上取决于刀具材料、刀具结构及切削参数的合理选择。近几十年来,作为切削加工最基本丰素的刀具材料得到了迅速发展,刀具的结构形式也得到了极大丰富。 数控刀具主要材料种类 (1)超硬刀具。所谓超硬材料是指人造金刚石和立方氮化硼(简称CBN),以及用这些粉末与结合剂烧结而成的聚晶金刚石(简称PCD)和聚晶立方氮化棚(简称PCBN)等。超硬材料具有优良的耐磨性,主要运用于高速切削及难切削材料的加工。 (2)陶瓷刀具。陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高温力学性能,与金属的亲合力小,不易与金属产生粘结,并且化学稳定性好。陶瓷刀具主要应用于钢、铸铁及其合金和难加工材料的切削加工,可以用于超高速切削、高速切削和硬材料切削。 (3)涂层刀具。刀具涂层技术自问世以来,对刀具性能的改善和加工技术进步起着非常重要的作用,涂层技术将传统刀具涂覆一层薄膜后,刀具性能发生了巨大的变化。主要的涂层材料有:Tic、TiN、Ti(C,N)、TiALN、ALTiN等。涂层技术己应用于立铣刀、铰刀、钻头、复合孔加工刀具、齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片,满足高速切削加工高强度、高硬度铸铁(钢)、锻钢、不锈钢、钛合金、镍合金、镁合金、铝合金、粉末冶金、非金属等材质工件的生产技术不同要求。 (4)硬质合金。硬质合刀具是数控加工刀具的主导产品,有的国家有90%以上的车刀和55%以上的铣刀都采用了硬质合金制造,而且这种趋势还在增加。硬质合金可分为普通硬质合金、细晶粒硬质合金和超晶粒硬质合金。按化学成分区

数控加工常用刀具的种类及选择

数控加工常用刀具的种类及选择1．数牲加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。 2．1数控刀具的分类有多种方法 a．根据刀具结构可分为 （1）整体式； （2）镶嵌式，采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种； （3）特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。 b．根据制造刀具所用的材料可分为： （1）高速钢刀具； （2）硬质合金刀具； （3）金刚石刀具； （4）其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。 c．从切削工艺上可分为： （1）车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； （2）钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；

（3）镗削刀具； （4）铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30％一40％，金属切除量占总数的80％～90％。 2．2数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： （1）刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；互换性好，便于快速换刀； （2）寿命高，切削性能稳定、可靠； （3）刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间; （4）刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； （5）系列化标准化以利于编程和刀具管理。 2．数控加工刀具的选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材科的性能、加 工工序切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

(完整word版)数控刀具选用习题与答案

数控刀具与选用习题 一判断题 I. 一般车削工件，欲得良好的精加工面，可选用正前角刀具。（） 2?刀具前角越大，切屑越不易流出，切削力越大，但刀具的强度越高。（） 3. 粗车削应选用刀尖半径较小的车刀片。（） 4. 主偏角增大，刀具刀尖部分强度与散热条件变差。（） 5. 判断刀具磨损，可借助观察加工表面之粗糙度及切削的形状、颜色而定。（） 6. 精车削应选用刀尖半径较大的车刀片。（） 7. 高速钢车刀的韧性虽然比硬质合金高，但不能用于高速切削。（） 8. 硬质合金是一种耐磨性好，耐热性高，抗弯强度和冲击韧性多较高的一种刀具材料。（） 9. 在工具磨床上刃磨刀尖能保证切削部分具有正确的几何角度和尺寸精度及较小的表面粗糙度。（） 10. YT类硬质合金中含钻量愈多，刀片硬度愈高，耐热性越好，但脆性越大。（）II. 在切削过程中，刀具切削部分在高温时仍需保持其硬度，并能继续进行切削。这种具有高温硬度的性质称为红硬性。（） 12. 刀具的材料中，它们的耐热性由低到高次排列是碳素工具钢、合金工具钢， 高速钢和硬质合金。（） 13. 数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度、高的耐磨性、高的红硬性和足 够的强度和韧性。（） 14. 刀具规格化的优点之一为选用方便。（） 二填空题 1. 常用的刀具材料有高速钢、_______ 、陶瓷材料和超硬材料四类。 2. 加工的圆弧半径较小时，刀具半径应选 __________ 。 3. __________________________________ 铣刀按切削部分材料分类，可分为 ________________________________________ 铣刀和_______ 刀。 4. 当金属切削刀具的刃倾角为负值时，刃尖位于主刀刃的最高点，切屑排出时流 向工件_______ 表面。 5. ____________________________________________ 工件材料的强度和硬度较低时，前角可以选得________________________________ 些；强度和硬度较高时，前角选得__________ 些。刀具切削部分的材料应具备如下性能；高的硬 度、_________ 、_________ 、 _________ 。 6. __________________________________________ 常用的刀具材料有碳素工具

数控教案——数控刀具的选用

<<数控车削用刀具>>教案 一、教学目标： （1）理解数控车刀具的类型及各自特点； （2）掌握可转位车刀该如何合理选用； （3）掌握在使用中刀具角度对加工的影响。 二、教学重点、难点： 重点：刀具基本角度的作用 难点：可转位车刀的选用 三、教学过程： (一)数控车常用刀具种类 由于工件材料、生产批量、加工精度以及机床类型、工艺方案的不同，车刀的种类也异常繁多。根据刀片与刀体的联接固定方式的不同，车刀主要可分为焊接式与机械夹固式两大类。 1、焊接式车刀 将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上称为焊接式车刀。这种车刀的优点是结构简单，制造方便，刚性较好。缺点是由于存在焊接应力，使刀具材料的使用性能受到影响，甚至出现裂纹。另外，刀杆不能重复使用，硬质合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪费。根据工件加工表面以及用途不同，焊接式车刀又可分为切断刀、外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、螺纹车刀以及成形车刀等。 焊接式车刀的种类

1—切断刀 2—90°左偏刀 3—90°右偏刀 4—弯头车刀 5—直头车刀6—成形车刀7—宽刃精车刀8—外螺纹车刀9—端面车刀 10—内螺纹车刀 11—内槽车刀 12—通孔车刀 13—盲孔车刀 2）机夹可转位车刀 如图所示，机械夹固式可转位车刀由刀杆l、刀片2、刀垫3以及夹紧元件4组成。刀片每边都有切削刃，当某切削刃磨损钝化后，只需松开夹紧元件，将刀片转一个位置便可继续使用。 1—刀杆 2—刀片 3—刀垫 4—夹紧元件 机械可转位车刀的组成 刀片是机夹可转位车刀的一个最重要组成元件。按照国标GB2076－87，大致可分为带圆孔、带沉孔以及无孔三大类。形状有：三角形、正方形、五边形、六边形、圆形以及菱形等共17种。图示为常见的几种刀片形状及角度。

数控刀具选用习题与答案

数控刀具选用习题与答 案 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

数控刀具与选用习题 一判断题 1.一般车削工件，欲得良好的精加工面，可选用正前角刀具。（） 2．刀具前角越大，切屑越不易流出，切削力越大，但刀具的强度越高。（） 3.粗车削应选用刀尖半径较小的车刀片。（） 4.主偏角增大，刀具刀尖部分强度与散热条件变差。（） 5.判断刀具磨损，可借助观察加工表面之粗糙度及切削的形状、颜色而定。（） 6.精车削应选用刀尖半径较大的车刀片。( ) 7.高速钢车刀的韧性虽然比硬质合金高，但不能用于高速切削。( ) 8.硬质合金是一种耐磨性好，耐热性高，抗弯强度和冲击韧性多较高的一种刀具 材料。（） 9.在工具磨床上刃磨刀尖能保证切削部分具有正确的几何角度和尺寸精度及较小的表面粗糙度。( ) 类硬质合金中含钴量愈多，刀片硬度愈高，耐热性越好，但脆性越大。( ) 11.在切削过程中，刀具切削部分在高温时仍需保持其硬度，并能继续进行切削。这种具有高温硬度的性质称为红硬性。 ( ) 12.刀具的材料中，它们的耐热性由低到高次排列是碳素工具钢、合金工具钢，高速钢和硬质合金。（） 13.数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度、高的耐磨性、高的红硬性和足够的强度和韧性。（） 14.刀具规格化的优点之一为选用方便。（） 二填空题 1.常用的刀具材料有高速钢、、陶瓷材料和超硬材料四类。 2.加工的圆弧半径较小时，刀具半径应选。 3.铣刀按切削部分材料分类，可分为铣刀和刀。 4.当金属切削刀具的刃倾角为负值时，刃尖位于主刀刃的最高点，切屑排出时流向工件表面。 5.工件材料的强度和硬度较低时，前角可以选得些；强度和硬度较高时，前角选得些。刀具切削部分的材料应具备如下性能；高的硬 度、、、。 6.常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、、四种。 7.影响刀具寿命的主要因素有；工件材料. 、、。 8.刀具磨钝标准有和两种料。

数控机床的刀具材料

数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度、高的耐磨性、高的红硬性和足够的强度7和韧性。 -------------------------加工的刀具种类视加工对象而定 刀具材料应当具备的性能 切削过程中，刀具直接完成切除余量和形成已加工表面的任务。刀具切削性能的优劣，取决于构成切削部分的材料、几何形状和刀具结构。由此可见刀具材料的重要性，它对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。因此，应当重视刀具材料的正确选择和合理使用，重视新型刀具材料的研制。 在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此刀具材料应具备以下基本要求： 1．硬度 刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度须在HRC62以上，并要求保持较高的高温硬度。 2．耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料机械性能（力学性能）、组织结构和化学性能的综合反映。例如，组织中硬质点的硬度、数量、大小和分布对抗磨料磨损的能力有很大影响，而抗冷焊磨损(冷焊磨损即过去有些书上所称的粘结磨损、抗扩散磨损和抗氧化磨损的能力还与刀具材料的化学稳定性有关。3.强度和韧性 为了承受切削力、冲击和振动，刀材料应具有足够的强度和韧性。一般，强度用抗弯强度表示，韧性用冲击值表示。刀具材料中强度高者，韧性也较好，但硬度和耐磨性常因此而下降，这两个方面的性能是互相矛盾的。一种好的刀具材料，应当根据它的使用要求，兼顾以上两方面的性能，而有所侧重。 4．耐热性 刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化的能力。这就是刀具材料的耐热性。 5．导热性和膨胀系数 在其他条件相同的情况下，刀具材料的导热系数(热导率)越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具使用寿命。线膨胀系数小，则可减少刀具的热变形。对于焊接刀具和涂层刀具，还应考虑刀片与刀杆材料、涂层与基体材料线膨胀系数的匹配。 6．工艺性 为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性等。材料的高温塑性对热轧刀具十分重要。可磨削性可用磨削比——磨削量与砂轮磨损体积之比来表示，磨削比大，则可磨削性好。此外，在选用刀具材料时，还应考虑经济性。性能良好的刀具材料，如成本和价格较低，且立足于国内资源，则有利于推广应用。 刀具材料种类很多，常用的有工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢)、硬质合金、陶瓷、金刚石(天然和人造)和立方氮化硼等。碳素工具钢(如T10A、T12A)和合金工具钢(如9CrSi、CrWMn)，因其耐热性很差，仅用于手工工具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于性质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前尚

数控刀具基础知识

数控刀具基础知识 本文介绍了数控刀具材料，数控刀具硬度，数控刀具材料特性等基础知识，数控刀具种类等基础知识，数控刀具切削速度基础知识，数控刀具振动知识等等。 数控机床对刀具材料的要求 较高的硬度和耐磨性 刀具切削部分的硬度必须高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。刀具材料在常温下的硬度应在HRC62以上。 足够的强度和韧性 刀具在切削过度中承受很大的压力，有时在冲击和振动条件下工作，要使刀具不崩刃和折断，刀具材料必须具有足够的强度和韧性，一般用抗弯强度表示刀具材料的强度，用冲击值表示刀具材料的韧性。 较高的耐热性 耐热性指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度及韧性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指标，这种性能也称刀具材料红硬性。 较好的导热性 刀具材料的导热系数越大，刀具传出的热量越多，有利于降低刀具的切削温度和提高刀具的耐用度。 良好的工艺性

为便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如刀具材料的锻造、轧制、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性及高温塑性变形性能，对于硬质合金和陶瓷刀具材料还要求有良好的烧结与压力成形的性能。 刀具材料种类 高速钢 高速钢是由W、Cr、Mo等合金元素组成的合金工具钢，具有较高的热稳定性，较高的强度和韧性，并有一定的硬度和耐磨性，因而适合于加工有色金属和各种金属材料，又由于高速钢有很好的加工工艺性，适合制造复杂的成形刀具，特别是粉沬冶金高速钢，具有各向异性的机械性能，减少了淬火变形，适合于制造精密与复杂的成形刀具。 硬质合金 硬质合金具有很高的硬度和耐磨性，切削性能比高速钢好，耐用度是高速钢的几倍至数十倍，但冲击韧性较差。由于其切削性能优良，因此被广泛用作刀具材料。 切削刀具用硬质合金分类及标志

数控刀具及其选用

数控刀具及选用 1.1 数控机床刀具的特点 数控机床刀具的特点是标准化、系列化、规格化、模块化和通用化。 为了达到高效、多能、快换、经济的目的，对数控机床使用的刀具有如下要求： （1）具有较高的强度、较好的刚度和抗振性能； （2）高精度、高可靠性和较强的适应性； （3）能够满足高切削速度和大进给量的要求； （4）刀具耐磨性及刀具的使用寿命长，刀具材料和切削参数与被加工件材料之间要适宜； （5）刀片与刀柄要通用化、规格化、系列化、标准化，相对主轴要有较高位置精度，转位、拆装时要求重复定位精度高，安装调整方便。 1.2 金属切削刀具的主要角度 从属切削刀具的种类繁多，但它们的切削部分都可以近似地用外圆车刀的切削部分来描述。 确定刀具角度的正交平面参考系和车削刀具几何角度如图所示。 车刀的五个基本角度： （1）前角γo ：是前刀面切削平面之间的夹角，表示前刀面的倾斜程度。 （2）后角αo ：是主后刀面与切削平面之间的夹角，表示主后刀面倾斜的程度。 （3）主偏角κτ：是主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角； （4）副偏角κτˊ ：是副切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的夹角； （5）刃倾角λ0：是主切削刃与基面之间的夹角。 刀具主要角度的选择原则： 前角。增大前角，切屑易流出，可使切削力减少，切削很轻快。但前角过大，刀刃强度降低。 后角。增大后角可减少刀具后刀面与工件之间的摩擦。但后角过大，刀刃强度降低。 主偏角。在切削深度和进给量不变的情况下，增大主偏角，可使切削力沿工件轴向力加大，径向力减小，有利于加工细长轴并减小振动。 图 正交平面参考系 图 车削刀具几何角度

数控刀具材料的选用

3．3 数控刀具材料及选用 先进的加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 3．3．1刀具材料应具备基本性能 刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能：(1)硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2)强度和韧性。刀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。 (3)耐热性。刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。 (4)工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。 3．3．2刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用

金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。 PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，加工的工件表面质量也不如天然金刚石，现在工业中还不能方便地制造带有断屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。 ③CVD金刚石刀具：自从20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技术在日本出现。CVD金刚石是指用化学气相沉积法(CVD)在异质基体(如硬质合金、陶瓷等)上合成金刚石膜，CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。 CVD金刚石的性能与天然金刚石相比十分接近，兼有天然单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点，在一定程度上又克服了它们的不足。 ⑵金刚石刀具的性能特点： ①极高的硬度和耐磨性：天然金刚石是自然界已经发现的最硬的物质。金刚石具有极高的耐磨性，加工高硬度材料时，金刚石刀具的寿命为硬质合金刀具的lO～100倍，甚至高达几百倍。 ②具有很低的摩擦系数：金刚石与一些有色金属之间的摩擦系数比其他刀具都低，摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力。 ③切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，天然单晶金刚石刀具可高达0.002～0.008μm，能进行超薄切削和超精密加工。 ④具有很高的导热性能：金刚石的导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，刀具切削部分温度低。 ⑤具有较低的热膨胀系数：金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，由切削热引起的

数控车床刀片型号大全

数控车床刀片型号 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 数控刀片上一般都会有一连串的字母加数字来作为数控刀片的型号，对于专业的人员来说，看懂这些字母以及数字的含义非常简单，但是对于很多商家来说这些字母都认识，字母代表的意义却是截然不知道的。 数控刀具是指与数控机床(包括加工中心、数控车床、数控镗铣床、数控钻床、自动线以及柔性制造系统)相配套使用的各种刀具的总称,是数控机床不可缺少的关键配套产品。在国外数控刀具发展很快,品种很多,已形成系列。在我国,由于对数控刀具的研究开发起步较晚,数控刀具成了工具行业中最薄弱的一个环节。数控刀具的落后已经成为影响我国国产和进口数控机床充分发挥作用的主要障碍。 数控刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,一般应包括刀具及连接刀柄:刀柄要连接刀具并装在机床的动力头上,因此已逐渐标准化和系列化。近年来,快速发展的数控加工技术促进了数控刀具的发展。每当一种新型数控刀具产品的面市,会使数控加工技术跃上一个新台阶,产生巨大的经济和社会效益。 数控刀具的分类方法很多。一般可按下列方法进行分类。 1.按刀具切削部分的材料分

按刀具切削部分的材料可分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具和涂层刀具等。 2.按刀具的结构形式分 按刀具的结构形式可分为整体式、镶嵌式和特殊形式等。 (1)整体式。整体式包括钻头和立铣刀等。 (2)镶嵌式。镶嵌式包括刀片采用焊接和机夹式等。 (3)特殊形式。特殊形式包括复合式和减振式等。 3。按切削加工工艺分 按切削加工工艺可分为车削刀具、铣削刀具、钻削刀具和镗削刀具等。 (1)车削刀具。车削刀具包括外圆车刀、内孔车刀、切槽(断)刀、端面车刀、螺纹车刀等: (2)铣削刀具。铣削刀具包括面铣刀、立铣刀和螺纹铣刀等。 (3)钻削刀具。钻削刀具包括钻头、铰刀和丝锥等。 (4)镗削刀具。镗削刀具包括粗镗刀和精镗刀等。 数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。 模块化刀具是发展方向。发展模块化刀具的主要优点：减少换刀停机时间，提高生产加工时间；加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。事实上，由于模块刀具的发展，数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。 （1）从结构上可分为 ②体式

数控刀具选用习题与答案

单元二数控刀具与选用习题 一判断题 1.一般车削工件，欲得良好的精加工面，可选用正前角刀具。（） 2．刀具前角越大，切屑越不易流出，切削力越大，但刀具的强度越高。（） 3.粗车削应选用刀尖半径较小的车刀片。（） 4.主偏角增大，刀具刀尖部分强度与散热条件变差。（） 5.判断刀具磨损，可借助观察加工表面之粗糙度及切削的形状、颜色而定。（） 6.精车削应选用刀尖半径较大的车刀片。( ) 7.高速钢车刀的韧性虽然比硬质合金高，但不能用于高速切削。( ) 8.硬质合金是一种耐磨性好，耐热性高，抗弯强度和冲击韧性多较高的一种刀具材料。（） 9.在工具磨床上刃磨刀尖能保证切削部分具有正确的几何角度和尺寸精度及较小的表面粗糙度。( ) 10.YT类硬质合金中含钴量愈多，刀片硬度愈高，耐热性越好，但脆性越大。( ) 11.在切削过程中，刀具切削部分在高温时仍需保持其硬度，并能继续进行切削。这种具有高温硬度的性质称为红硬性。 ( ) 12.刀具的材料中，它们的耐热性由低到高次排列是碳素工具钢、合金工具钢，高速钢和硬质合金。（） 13.数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度、高的耐磨性、高的红硬性和足够的强度和韧性。（） 14.刀具规格化的优点之一为选用方便。（） 二填空题 1.常用的刀具材料有高速钢、、陶瓷材料和超硬材料四类。 2.加工的圆弧半径较小时，刀具半径应选。 3.铣刀按切削部分材料分类，可分为铣刀和刀。 4.当金属切削刀具的刃倾角为负值时，刃尖位于主刀刃的最高点，切屑排出时流向工件表面。 5.工件材料的强度和硬度较低时，前角可以选得些；强度和硬度较高时，前角选得些。刀具切削部分的材料应具备如下性能；高的硬度、、、。 6.常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、、四种。 7.影响刀具寿命的主要因素有；工件材料. 、、。 8.刀具磨钝标准有和两种料。

数控加工中心刀具选用探讨(doc 20页)

数控加工中心刀具选用探讨（doc 20页）

合肥通用职业技术学院 毕 业 论 文 论文题目: 控加工中心刀具选用研究 系别：数控与材料工程系 专业：数控技术 学制：三年

be qualified to make numerically-controlled machine tool's function get reasonable application and sufficient play. Nc machine is a kind of efficient automation equipment, it is more efficient than the conventional machine tools of 2 ~ 3 times, to give full play to the characteristics of CNC programming, must be in process analysis of workpiece before, according to the specific conditions, the choice of economic and reasonable process scheme. Nc machining process thoughtfulness is the effect of nc machine tools machining quality, production efficiency and machining cost of important factor. This article from the production practice, discusses and summarizes some of the numerical control turning process process problems. 关键词（Keywords）：工序划分；刀具选择；刀具特点；发展趋势；生产实践

数控刀具命名规则及牌号材质详情

数控刀具型号编号规则——山特维克事例：CNMG120408-PM 4205 C:刀片形状，菱形80 N:刀片后脚，负角型刀片 M:公差 G:刀片类型 PM：刀片槽形 4205：刀片牌号（材质） GC4205(HC)–P05(P01-P15） CVD涂层牌号，具有优良的耐沟槽磨损性和抗塑性变形性。当在钢的半精加工到粗加工应用中要求高金属去除率时推荐用于稳定的工况。能承受高温，并且不会降低干湿加工应用中的刃线安全性。 1. 2. 刀片牌号（车削） 用于普通车削的牌号 ----P钢、铸钢、长切屑可锻铸铁。 基本牌号 CT5015(HT)–P10(P01-P20)

具有优良的抗积屑瘤和抗塑性变形能力的非涂层金属陶瓷牌号。新型配方提高了韧性。用于要求高表面质量与/或低切削力的低合金钢和合金钢的精加工。fnxap<0.35mm2 GC1125(HC)–M25(M10-M30 PVD涂层微颗粒硬质合金。推荐用于中等到低切削速度下各种不锈钢的精加工。锋利的切削作用与优良的切削刃韧性相结合时，或要求很高的表面质量时，该牌号表现优异。其很高的耐热冲击性能适用于轻间断切削。 GC1525（HC）-P15（P05-P25） PVD涂层金属陶瓷牌号。具有优良的耐磨损性和刃口韧性。用于低碳钢和低合金钢的精加工和半精加工。适用于中等和高切削速度下要求高表面质量的场合。fnxap<0.35mm2 GC4205(HC)–P05(P01-P15 CVD涂层牌号，具有优良的耐沟槽磨损性和抗塑性变形性。当在钢的半精加工到粗加工应用中要求高金属去除率时推荐用于稳定的工况。能承受高温，并且不会降低干湿加工应用中的刃线安全性。 GC4215(HC)-P15(P01-P30) 用于精加工到粗加工的CVD涂层硬质合金牌号，适合于钢和钢铸件的连续切削至轻型间断切削应用。梯度基体与耐磨涂层相结合，最佳化了硬度和韧性。不论湿切削还是干切削均能承受高温，同时又不会牺牲刃线安全性。 GC4225(HC)-P25(P10-P40 CVD涂层硬质合金材质，用于钢和钢铸件的精加工到粗加工。梯度基体与厚的耐磨涂层相结合，在钢车削时具有最佳的硬度和韧性。此材质能以高金属去除率进行连续切削和间断切削，并且其应用范围极广。 GC4235(HC)-P35(P20-P45 涂层硬质合金牌号，用于工况差时钢和钢铸件的粗加工。梯度基体与厚的耐磨涂层相结合，在钢车削时具有最佳硬度和和韧性。刃线高安全性使此牌号能用于以高金属去除率进行的间断切削。 GC3005(HC)-P10(P01-P25 CVD涂层硬质合金牌号，高耐磨涂层与硬基体的结合强度高，可以承受很高的温度。用于高合金钢的高切削速度精加工和半精加工。 补充牌号 GC1025(HC)–P25(P10-P35) PVD涂层微颗晶粒硬质合金牌号。推荐用于要求优良的表面质量时的低碳钢或其它“粘性”材料的精加工。它的高耐热冲击性能使它适用于断续切削。 GC2015(HC)–P25(P20-P30)

浅谈数控刀具材料及选用

浅谈数控刀具材料及选用 先进的加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 3．3．1 刀具材料应具备基本性能 刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能： (1) 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC 以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2) 强度和韧性。刀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。 (3) 耐热性。刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。 (4) 工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。 3．3．2 刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用 金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴ 金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶 金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002卩m能实 现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond ，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。 PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，加工的工件表面质量也不如天然金刚石，现在工业中还不能方便地制造带有断屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用于有色金

常用车刀简介.

第一节常用车刀简介 一、车刀的种类 图3–1 车刀的种类 1．按用途可分为： ①外圆车刀 如图示3–1a 、b 主偏角一般取75°和90°，用于车削外圆表面和台阶； ②端面车刀 如图示3–1c，主偏角一般取45°，用于车削端面和倒角，也可用来车外圆； ③切断、切槽刀 如图示3–1d 用于切断工件或车沟槽。 ④镗孔刀 如图示3–1e用于车削工件的内圆表面，如圆柱孔、圆锥孔等； ⑤成形刀 如图示3–1f 有凹、凸之分。用于车削圆角和圆槽或者各种特形面；

⑥内、外螺纹车刀 用于车削外圆表面的螺纹和内圆表面的螺纹。图3–1g为外螺纹车刀。 2．按结构可分为： ①整体式车刀 刀头部分和刀杆部分均为同一种材料。用作整体式车刀的刀具材料一般是整体高速钢,如图3–1f 所示。 ②焊接式车刀 刀头部分和刀杆部分分属两种材料。即刀杆上镶焊硬质合金刀片，而后经刃磨所形成的车刀。图3–1所示a、b、c、d、e、g均为焊接式车刀。 ③机械夹固式车刀 刀头部分和刀杆部分分属两种材料。它是将硬质合金刀片用机械夹固的方法固定在刀杆上的,如图3–1h所示。它又分为机夹重磨式和机夹不重磨式两种车刀。图3–2所示即是机夹重磨式车刀。图3–3即是机夹不重磨车刀。两者区别在于：后者刀片形状为多边形，即多条切削刃，多个刀尖，用钝后只需将刀片转位即可使新的刀尖和刀刃进行切削而不须重新刃磨；前者刀片则只有一个刀尖和一个刀刃，用钝后就必须的刃磨。 图3–2 机夹重磨式车刀图3–3 机夹不重磨式车刀

目前，机械夹固式车刀应用比较广泛。尤其以数控车床应用更为广泛。用于车削外圆、端面、切断、镗孔、内、外螺纹等。 二、常用车刀的用途 如图3–4所示: 外圆车刀（90°偏刀、75°偏刀、 60°偏刀）车外圆和台阶； 端面车刀（45°弯头刀）车端面； 切刀切槽和切断； 螺纹车刀车内外螺纹； 镗孔刀车内孔； 滚花刀滚网纹和直纹； 圆头刀车特形面。

CNC常用刀具及选择方法

CNC常用刀具及选择方法 栢图数控在powermill、ug数控编程与加工的教学内容中，不但要讲解常用的刀具，更需要讲解如何选择适合的刀具进行加工，下面我们就来讲讲CNC常用的部分刀具有哪些以及如何选择刀具进行加工。 首先我们来认识一下常用的数控铣刀具： 平底刀：也称平刀或端铣刀。周围有主切削刃， 底部为副切削刃。可以作为开粗及清角，精加工侧 平面及水平面。常用的有D16，D12，D1O，D8，D6， D4，D3，D2 ,D1.5，D1等。D表示切削刀刃直径。 一般情况下，开粗时尽量选较大直径的刀，装刀时 尽可能短，以保证足够的刚度，避免弹刀。在选择小刀时，要结合被加工区域，确定最短的刀锋长及直身部分长，选择本公司现有的最合适的刀。 圆鼻刀：也称平底R刀。可用于开粗、平 面光刀和曲面外形光刀。一般角半径为R0.8 和R5。一般有整体式和镶刀粒式的刀把刀。 带刀粒的圆鼻刀也称飞刀，主要用于大面积的 开粗，水平面光刀。常用的有D50R5，D30R5, D25R5, D25R0.8, D21R0.8，D17RO.8等。飞刀开粗加工尽量选大刀，加工较深区域时，先装短加工较浅区域，再装长加工较深区域，以提高效率且不过切。 球刀：也称R刀。主要用于曲面中光刀（即半精 加工）及光刀（即精加工）。常用的球刀有D16R8, D12R6, D10R5, D8R4, D6R3, D5R2.5（常用于加工流 道）,D4R2, D3R1.5, D2R1, D1R0.5。一般情况下， 要通过测量被加工图形的内圆半径来确定精加工所用的刀具，尽量选大刀光刀，小刀补刀加工。

其次刀具的选购 现在刀具大多都商品化及标准化，选购时要索取刀具公司的规格图册，结合本厂的加工条件，选择耐用度高的刀具，以确保最佳的经济效益。如果本厂产品变化不大，那么刀具种类尽可能少而精。 在金属切削加工中，刀具材料也就是切削部分，要承受很大的切削力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度。其切削性能必须要有以下方面。 (1)高的硬度：62HRC以上，至少要高于被加工材料的硬度。 (2)高的耐磨性：通常情况下，材料越硬、组织中碳物越多、颗粒越细、分布越均匀，其耐磨性就越高。 (3)足够的强度与韧性。 (4)高的耐热性。 (5)良好的导热性。 (6)良好的工艺性和经济性。 为了满足以上要求，现在的数控刀具一般由以下材料制成。 (1)高速钢。如WMOAI系列。 (2)硬质合金。如YG3等。 (3)涂层刀具。如TIC 、TIN 、A1203 等。

数控加工常用刀具的种类及选择

数控加工常用刀具的种 类及选择 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

数控加工常用刀具的种类及选择1．数牲加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。 2．1数控刀具的分类有多种方法 a．根据刀具结构可分为 （1）整体式； （2）镶嵌式，采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种； （3）特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。 b．根据制造刀具所用的材料可分为： （1）高速钢刀具； （2）硬质合金刀具； （3）金刚石刀具； （4）其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。 c．从切削工艺上可分为： （1）车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；

（2）钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； （3）镗削刀具； （4）铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30％一40％，金属切除量占总数的80％～90％。 2．2数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： （1）刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；互换性好，便于快速换刀； （2）寿命高，切削性能稳定、可靠； （3）刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间; （4）刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； （5）系列化标准化以利于编程和刀具管理。 2．数控加工刀具的选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材科的性能、加

数控刀具的常用材料

2012.No7 摘 要 随着科学技术日新月异地发展,机械制造加工在刀具材料、刀具结构与设计、刀具新产品科技领域也得到了猛速的发展。近年来，数控机床(CNC)、加工中心(MC)、柔性制造单元(FMC)得到日益广泛的应用，使机械制造面貌发生了很大变化。刀具作为加工系统的一个重要组成部分，刀具材料性能对提高生产效率及加工质量具有重要意义，刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。 关键词 刀具 材料 性能 种类 特别是电子信息技术的急剧发展，加速了机械制造业的飞速发展。数控机床已经成为现代加工车间中不可缺少的重要加工设备。机床上一经采用现代电子信息新技术后就大大提高了数控机床的智能化程度。其独特的优越性和智能化程度使数控机床具有强大的生命力。然而，刀具是数控机床的最终执行部分。也是整个零件加工过程中最关键的环节。数控机床刀具的性能及材料的选用是零件加工工艺中的重要内容之一,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工的质量。机床与刀具的发展是相辅相成、相互促进的。刀具是由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中最活跃的因素，刀具切削性能的好坏取决于刀具的材料和刀具结构。切削加工生产率和刀具寿命的高低加工成本的多少、加工精度和加工表面质量的优劣等，在很大程度上取决于刀具材料、刀具结构及切削参数的合理选择。近几十年来，作为切削加工最基本要素的刀具材料得到了迅速发展，刀具的结构形式也得到了极大丰富。 1 刀具材料应具备的性能 1.1 高的硬度和耐磨性 硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大。切削金属所用刀具的切削刃硬度，一般都在60HRC以上。耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好。组织中的硬质点(碳化物、氮化物等)的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越好。耐磨性还与材料的化学成分、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。可用公式表示材料的耐磨性WR：WR=KIC0.5E-0.8H1.43式中：H——材料硬度(GPa)。硬度愈高，耐磨性愈好。KIC——材料的断裂韧性(MPa瞭m)。KIC愈大，则材料受应力引起的断裂愈小，耐磨性愈好。E ——材料的弹性模量(GPa)。E很小时，由于磨粒引起的显微应变，有助于产生较低的应力，耐磨性提高。 1.2 足够的强度和韧性 要使刀具在承受很大压力，以及在切削过程经常出现的冲击和振动条件下工作，而不产生崩刃和折断，刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。 1.3 高的耐热性(热稳定性) 耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温条件下保持一定的硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。 刀具材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘 浅谈数控刀具的常用材料 罗 斌 （合川职教中心） 结和抗扩散的能力，即刀具材料应具有良好的化学稳定性。 1.4 良好的热物理性能和耐热冲击性能 刀具材料的导热性愈好，切削热愈容易从切削区散走，有利于降低切削温度。刀具在断续切削或使用切削液时，常常受到很大的热冲击(温度变化剧烈)，因而刀具内部会产生裂纹而导致断裂。刀具材料抵抗热冲击的能力可用耐热冲击系数R表示，R的定义是为： R=λσb/Eα 式中：λ——导热系数； σb——抗拉强度； E——弹性模量； α——热膨胀系数。 导热系数大，使热量容易散走，降低刀具表面的温度梯度；热膨胀系数小，可减少热变形；弹性模量小，可以降低因热变形而产生的交变应力的幅度；有利于材料耐热冲击性能的提高。耐热冲击性能好的刀具材料，在切削加工时可以使用切削液。 1.5 良好的工艺性能 为了便于刀具的制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如锻造性能、热处理性能、高温塑性变形性能、磨削加工性能等。 1.6 经济性 经济性是刀具材料的重要指标之一，优质刀具材料虽然单件刀具成本很高，但因其使用寿命长，分摊到每个零件的成本则不一定很高。因此在选用刀具材料时要综合考虑其经济效果。 2 数控刀具主要材料种类 2.1 高速钢 高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的强度和韧性，并且具有一定的硬度和耐磨性。适合各类刀具的要求。高速钢刀具制造工艺简单，容易磨成锋利切削刃，因此尽管各种新型刀具材料不断出现，高速钢刀具在金属切削中仍占较大的比例。可以加工有色金属和高温合金。由于高速钢具有以上性能，活塞加工中的铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀、钻油孔用钻头等刀具都为高速钢材料。 2.2 硬质合金 硬质合金是由难熔金属碳化物(如WC、TiC、TaC、NbC等)和金属粘结剂(如Co、Ni等)粉末经粉末冶金的方法制成。由于硬质合金中都含有大量的金属碳化物，这些碳化物都有熔点高、硬度高、化学稳定好、热稳定性好等特点，因此，硬质合金材料的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬度为89～93HRA，比高速钢的硬度(83～86.6HRA)高，在800～1000℃时尚能进行切削。在540℃时，硬质合金的硬度为82～87HRA，在760℃时，硬度仍能保持77～85HRA。因此，硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可提高4～10倍。 2.3 金刚石 金刚石是目前已知矿物材料中硬度最高、热传导性最好的物质，与各种金属、非金属材料配对摩擦的磨损量仅为硬质合金