高速切削刀具材料

高速切削加工对刀具资料提出了特别的需求，除应具有需求的硬度和耐磨性、强度和韧

性、耐热性、工艺功能和经济性外，还应具有高可靠性、高耐热性和抗热冲击功能以及杰出

的高温力学功能*对于出产中广泛

应用的铝合金、铸铁、钢和耐热合金等的高速切削，已发

展的刀具资料主要有涂层刀具、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼(cBN)和金刚石等，它们

各有特点，合适不同的工件资料和不同的切削速度规模。表8—4列出了几种工件资料在高速切削时的刀具资料。

0涂层刀具 高速铣削很多选用的是涂层刀具，基体有高速钢、硬质合金和陶瓷，但

以硬质合金为主。涂层硬质合金是在耐性较好的硬质合金基体上，涂覆一层或多层几微米至

十几微米厚的高耐磨、难熔化的金属化合物。涂层是处理刀具资猜中硬度、耐磨与强度、韧

性之间对立的一个有用办法，当前80％以上的刀具都是涂层刀具。涂层刀具分为两大类，

一类是“硬”涂层刀具，如Tic、TiN、A120：，其主要优点是硬度高、耐磨性好。另一类

是“软”涂层刀具，如M052、ws2等，这类刀具也称自润滑／J具，能够削减冲突，降低切削力和切削温度。常用涂层资料有T记N、TiAlN、TiAlCN、CBN、A120：、CNx等，一般选用多层复合涂层，如了iCN十A1202十丁tN、TiCN十A190s、T比N十A1203十HfN、TiN十A1z03等。最新开展的TiN十AlN纳米涂层刀具也合适用于高速切削。如今涂层技能己取得了很大开展．在加工铁质资料、实现硬加工和于切削中，涂层技能起着决定性的效果。日本涌农公司开发的Jcllo涂层刀具，切削碳钢的速度可达360m／min。

②金属陶瓷 主要省高耐磨性T汇基金属陶瓷(Tic十Ni或Mo)、高耐性T汇基金属

陶瓷(TiC十丁aC十wC十Co)、增强型TiCN基金属陶瓷(TiCN十NbC)，比较硬质合金其

改善了刀具的高温功能，合适高速加工合金钢和铸铁。复合涂层金属陶瓷刀具，具有较强的

抗侧面磨损性，其切削速度达300m／min以上，已成功地运用于铣削铸铁和不锈钢，具有代表性的商标有肯纳公司的KC992M、三菱归纳资料公司的U宽6005和UE6035等。对

A1s03—s汇陶瓷进行涂层的刀具商标有日本三菱归纳资料公司的xD805、cerasiv公司的

SC7015等。

③陶瓷刀具 陶瓷刀具分为氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和复合陶瓷三类，具有高硬度、

高耐磨性、热稳定性。其间A1203圣陶瓷约占2／3，这种陶瓷刀具合适加工钢件‘st3N4基陶瓷约占1／3，这种陶瓷刀具更适于高速铣削铸铁；si2N‘—A1zO：复合陶瓷具有较高的强度和断裂耐性，不合适加工钢件，可用于高速粗加工铸铁和镍[niè]基合金。

④立方氮化硼 cBN是人工合成的超硬资料，具有很高的硬度(仅次于金刚石)和耐

热性(1300一1500℃)、优良的化学稳定性(远优于金刚石)和导热性、低的冲突因数，但强度稍低。按质量比分，低含量cBN(50％一65N)可用于悴硬钢的精加工；高含量cBN

(80％一90％)可用于高速铣削铸铁、淬（cui)硬钢的粗加工和半精加工。聚晶立方氮化硼

(PcBN)和铁族元素亲和性很低，是高速切削黑色金属较抱负的刀具资料。PcBN刀具可

以在500一1500m／min高速下加工铸铁，在100一400m／min下加工45—65HRC淬（cui)火钢，在100一200m／min下加工耐热合金。在淬（cui)硕模具钢的加工中，用cBN刀具进行高速切削，能够起到以铣代密的效果，大大削减手艺修光工作量，大幅度进步加工功率。

⑤金刚石 金刚石刀具资料主要有三类：聚晶金刚石(PcD)、化学气相堆积(cvD)

金刚石和人工合成单品金刚石。聚晶金刚石(PcD)复合片是由粒度为”m级的金刚石颗粒

与co、Ni等金属粉末均匀混合历，在高压高温下，在碳化钨(wc)基材上烧结而成的一

种刀坯新资料。PcD复合片不只具有金刚石高硬度、高耐磨性、高导热性、低冲突因数、

低热胀系数等优胜功能，一起还具有硬质合金杰出的强度和耐性。PLD复合片还具有导电

性，因而可用线切割机切割成所需刀头，格刀头焊接在刀体上，通过刃磨制成PcD刀具。

20世纪70时代中期以来，美国、德国、日本等工业发达国家先后开发聚晶金刚石(PCD)

刀具并格其用于有色金属资料和非金属资料(如铝、铜、镁、锌及其合金以及硬质合金、纤

维增塑资料、金属基复合资料、木材复合资料等)的高速切削加工，使出产功率取得大幅度

进步，切削费用成倍降低，因而被广泛应用于轿车、航空、航天以建材等工业范畴。因为碳

对铁的亲和效果，因而金刚石不宜切削铁及铁合金工件。

当前能够以2500一5000m／min的速度切削铝合金(5i含量＜12％)，以500—1500m／

min的速度切削铝合金(Si含量＞12％)，以500—1500m／min的速度切削铸铁，以300—

looom／min的速度切削钢，以100一400m／mjn的速度切削淬（cui)硬钢、耐热合金，以90一

200m／mEn的速度切削钦合金等。

将来超高速切削技能的目标是铣削铝的切削速度可达到10000m／miH、铸铁5000m／

m出、一般钢2500m／m办而钛削铝、铸铁和一般钢，以刀具直径lomm为例，切削速度

别离可达到1000m／min、600m／min和300m／min入要达到这样高的切削速度，往后就要

开展具有愈加优异的高温力学功能、高化学稳定性和热稳定性及高抗热振性的刀具资料，

加强刀具资料的研讨与开发。合理选用刀具资料是推进高速切削技能广泛应用的重要条件。