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1、刀具性能、材料选用及品牌在切削过程中，刀具担负着切除工件上多余金属以形成已加工表面的任务。刀具的切削性能好坏，取决于刀具切削部分的材料、几何参数以及结构的合理性等。刀具材料对刀具寿命、加工生产效率、加工质量以及加工成本都有很大影响，因此必须合理选择。刀具材料性能刀具材料应具备的性能刀具在切削时要承受高温、高压、强烈的摩擦、冲击和振动，因此刀具材料必须具备以下性能：1高的硬度和耐磨性 刀具应具备高的硬度和耐磨性。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。其常温硬度一般要求大于 60HRC。2足够的强度和韧性 为承受切削负荷、振动和冲击，刀具材料必须具备足够的强度和韧性。3高的热稳定性 刀具在高温下工作
2、，要求刀具材料具备高的热稳定性，也称高的耐热性。即刀具材料在高温下硬度、耐磨性、强度和韧性变化很小，仍能保持正常切削。4良好的物理特性 即刀具材料具备良好的导热性、大的热容量以及优良的热冲击性能。5良好的工艺性 即刀具材料应具备良好的锻造性、机械加工性和热处理性。除此之外，要求刀具材料经济性要好。1) 高硬度。常温硬度在 HRC60 以上。2) 足够的强度和韧性。抗弯强度足够，抵抗冲击振动的韧性足够。3) 高耐磨性。抵抗磨损能力高，保持刀刃锋利。4) 高热硬性。高温下保持高的硬度。5) 良好的工艺性。便于刀具制造和热处理。刀具材料种类用刀具材料分为：工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢）
3、 ，硬质合金，超硬刀具材料（包括陶瓷，金刚石及立方氮化硼等）(A)普通刀具材料(a)、碳素工具钢含碳量：0.71.3，硬度：HRC61 65，热硬性：200250，速度：0.1 0.2m/s 。淬火后易变形和开裂，适用于简单、低速的手工工具，如锉刀、锯条、刮刀等。常用牌号：T10A、T12A 。(b)、合金工具钢碳素工具钢中加入适量的铬(Cr)、钨(W)、锰(Mn)、硅（Si）等合金元素，提高材料的热硬性、耐磨性和韧性。硬度： HRC6165 ，热硬性：300350，速度：0.250.3m/s。淬火变形小、淬透性好。常用于制造形状较复杂、低速加工和要求热处理变形小的刀具，如丝锥、板牙等。常用的
4、牌号有 CrWMn 和 9SiCr 等。 (c)、高速钢高速钢又称白钢、锋(或风) 钢，钢中加入铬(Cr)、钨(W) 、 钒（V） 、钼（Mo）等合金元素的高合金工具钢。淬火硬度：HRC6367 ，热硬性：500 600，允许切削速度：40m/min 。高速钢较高的抗弯强度和冲击韧度，热处理变形小，刃磨性能好，常用于制造各种形状复杂的成形刀具和精加工刀具，如钻头、铰刀、铣刀、拉刀、齿轮刀具等，常用牌号有 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 等。 (d)、硬质合金硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)等金属碳化物作基体，用钴（Co） 、镍（Ni ） 、钼（Mo）作粘结剂
5、，用粉末冶金的方法烧结而成。硬度：HRC74 82，热硬性：可达 8001000 ，切削速度：100300m/min，较高速钢高 410 倍，耐用度比高速钢高几十倍但其抗弯强度和韧性比高速钢低，工艺性也不如高速钢，常用于制造结构较为简单的刀具，如车刀、端铣刀、刨刀等。硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高，允许的切削速度远高于高速钢，加工效率高且能切削诸如淬火钢等硬材料。硬质合金的不足是与高速钢相比，其抗弯强度较低、脆性较大，抗振动和冲击性能也较差。根据国标 GB2075-87，硬质合金主要分为 P、M、K 三个主要类别。 P 类硬质合金（蓝色）：旧牌号钨钛钴硬质合金 YT，有WC TiCCo
6、组成。由于加入了 TiC，耐磨性及耐热性比 K 类硬质合金更高，但相应的含 Co 量减少，韧性较差，适于加工长切屑的黑色金属，如钢、铸钢等。常用牌号有：P01、P10、P20、P30、P40、 P50 等。数字越大，TiC 的含量越多，耐热性和耐磨性越好，但韧性越差。粗加工选用含 TiC 少的牌号(如P01)，精加工可选用含 TiC 多的牌号(如 P50)。 M 类硬质合金（黄色）：旧牌号通用硬质合金 YW，由TiCTaC（NbC）组成。有较好抗弯强度、冲击韧性、抗氧化能力、耐磨性、高温硬度，适于加工长切屑或短切屑的黑色金属材料，如：钢、铸钢、不锈钢、灰口铸铁、有色金属等。常用牌号有：M10、
7、M20、M30、M40 等，数字越大，耐磨性越低而韧性越大，精加工选用 M10，半精加工选用 M20，粗加工选用 M30。 K 类硬质合金（红色）：旧牌号钨钴硬质合金 YG，由 WCCo 组成。韧性较好，抗弯强度较高，热硬性稍差，适于加工短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料，如淬硬钢、铸铁、铜铝合金、塑料等。代号有：K01、 K10、 K20、K30、 K40 等，数字愈大，Co 含量越多，耐磨性愈低而韧性愈高。精加工可用 K01；半精加工可用 K10、K20 ；粗加工选用K30、 K40。（e ）涂层刀具材料 涂层刀具材料是在硬质合金或高速钢的基体上，通过化学或物理方法在其表面涂一层几微米
8、（512m）厚的高硬度、高耐磨性的难熔金属化合物（TiC、 TiN、AL 2O3 等）构成。既能提高刀具材料的耐磨性，而又不降低其韧性。涂层硬质合金刀具的耐用度比不涂层的至少提高 13 倍，涂层高速钢刀具的耐用度比不涂层的至少提高 210 倍。对刀具表面涂覆的方法有两种： 化学气相沉积法（法） ，适用于硬质合金刀具； 物理气相沉积法（法） ，适用于高速钢刀具。涂层材料可分为iC 涂层、 TiN 涂层、iC 与 TiN 涂层、Al2O3 涂层等。国内涂层硬质合金刀片牌号有 CN、CA、YB 等。TiC 涂层刀片：银灰色，57m。TiN 涂层刀片：金黄色，812m。(B)超硬刀具材料 (a)、陶瓷
9、主要是由纯 AL2O3 或 氮化硅（Si3N4）或在其中加入一定的金属元素或金属化合物，采用热压成形和烧结的方法获得。硬度、耐磨性和耐热性好，硬度91 95HRA，热硬性：1200，常用速度：100400m/min，甚至可高达750m/min，切削效率比硬质合金提高 1 4 倍。与金属亲和力小，不易粘刀，加工表面光洁，但抗弯强度低，冲击韧性差。主要用于冷硬铸铁、高硬钢和高强钢等难加工材料的半精加工和精加工。陶瓷目前使用的陶瓷刀具材料有两种：Al2O3 基陶瓷和 Si3N4 陶瓷。（1)Al2O3 基陶瓷这种陶瓷硬度比硬质合金高，耐热性好、摩擦系数小，化学稳定性好。陶瓷刀具可以加工钢和铸铁以及高
10、硬度合金。由于其抗弯强度低和冲击韧性较差，通常用于精加工和半精加工。（2)Si3N4 基陶瓷其强度高、韧性好、特别是抗热冲击性大大优于 Al2O3 基陶瓷。因此可以加工铸铁及镍基合金。(b)、人造聚晶金刚石（PCD）在高温高压下将金刚石微粉聚合而成的多晶体材料，它有极高的硬度和耐磨性，与金属摩擦系数很小，切削刃极锋利，能切下极薄切屑，有很好的导热性，较低的热膨胀系数。硬度极高（HV5000）以上，天然金刚石（10000HV） ，耐磨性极好，可切削极硬材料而长时间保持尺寸的稳定性，刀具耐用度比硬质合金高几十倍至三百倍；韧性和抗弯强度差，对振动敏感。只有硬质合金的 1/4 左右；热硬性差，在 70
11、0800时易脱碳，失去硬度，不能在高温下切削；与铁元素的化学亲和力很强，不易加工黑色金属，主要用于精加工有色金属及非金属，超精加工以及作磨具、磨料用。如铝、铜及其合金、陶瓷、合成纤维、强化塑料和硬橡胶等。(c)、立方氮化硼（CBN）是由立方氮化硼（白石墨）在高温高压下制成的一种新型超硬刀具材料，硬度达 70008000HV ，耐磨性好，热硬性达 1400，在 12001300 高温下不与铁发生化学反应，抗弯强度与韧性略低于硬质合金。主要用于加工淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等难加工材料的半精加工和精加工。刀具材料发展历史在切削加工发展过程中，刀具材料始终是最积极的因素。19 世纪末，出现了高速钢，
12、其切削性能和加工效率比过去的碳素工具钢、合金工具钢有了很大提高。用高速钢刀具加工当时常用的碳素结构钢和合金结构钢，可以胜任。但在进入 20 世纪后，特别是第二次世界大战以来，各种新的工程结构材料相继出现，其机械力学性能和加工难度不断提高，加工批量日益加大，用高速钢刀具则加工效率太低，刀具使用寿命过短。于是 20 世纪 30 年代出现了硬质合金，其切削效率可比高速钢提高 410 倍，可以切削高速钢所不能加工的材料。20 世纪中叶以后，为适应更难加工材料的要求，又出现了复合陶瓷及金刚石、CBN 超硬刀具材料；高速钢与硬质合金则发展了许多新品种，其性能比原来有了大幅度提高。可以说，20 世纪是刀具材
13、料大发展的历史时期，各种新品种、新牌号的刀具材料不断涌现。迄今，常用的切削速度和加工效率比一百年前提高了 100 倍以上。当前，各种刀具材料的应用，以高速钢和硬质合金为最多；陶瓷约为 1一 3；超硬材料尚只在小范围内使用。CVD 和 PVD 涂层刀具在近 20 年内有了很大的发展。预计，在 21 世纪，硬质合金的使用范围将进一步扩大，成为用量最大的刀具材料；高速钢仍将占有一定的阵地；硬质合金和高速钢的品种和性能将进一步发展。由于资源、价格和性能上的优势，陶瓷材料的应用将迅速扩展；金刚石和 CBN 超硬材料的应用将进一步扩大；新刀具材料的研制周期会越来越短，新品种、新牌号的推出将越来越快。在新刀
14、具材料发展中，硬度、耐磨性与强度、韧性难以兼顾仍是主要矛盾。有可能在本世纪中，研制出人们所希望的既具有高速钢、硬质合金的强度和韧性，又具有超硬材料的硬度和耐磨性的新刀具材料。各种涂层刀具和超硬材料的复合片都能在一定程度上克服上述矛盾，故极有发展前景。可转位刀具结构的推广使用和集成制造系统加工中心、FMS、CIMS 的问世，将对刀具材料提出更高的要求。每一种刀具材料的性能都不可避免地有局限性，只能在一定范围内适用。而刀具材料与工件性能上的匹配更是至关重要。在未来，刀具材料将接受工件一方更严峻的挑战，其新品格新牌号的出现、各自所占比重的变化以及它们相互补充和相互竞争的局面，将成为未来刀具材料发展的
15、特点。世界五大刀具派系1、世界五大刀具派系比较分析近年来在中国市场上活跃着世界五大刀具派系有：山特系：美国系；日本系；以色列系；欧洲系。山特系包括山特维克可乐满 sandvikc0r0mant，山高(Seco)。Titex。瓦尔(Walter)，Valenite 等。其中瑞典的山高仍然是独立于天地间。甚至在山特维克对外公布的业绩报表中，山高也是独立出现。在山特维克收购 Valenite 时。Seco 成功收购法国刀柄和镗刀制造公司EPB 公司及荷兰生产整体硬质合金铣刀的 Jabro 公司，进一步完善了其产品系列；家族企业瓦尔特在出售给山特维克之后，仍是忙碌着瓦尔特业务与品牌的双重扩张；在深孑
16、L 加工领域有着突出优势的 Titex 公司，多年来似乎一直站在幕后，直到 2003 年首次单独参加 CIMT 展会。据悉 2007 年销售额达 2000 万元， Titex 已经有足够的底气以独立的形象获得更大的市场份额。美国系主要以肯纳 Kennametal，Widia、Star 等为代表。2002 年美国肯纳公司 Kennametal 收购之后，大大巩固了其在汽车行业的地位。据罗百辉了解，作为全球第二大刀具公司，Kennametal 在中国的策略上基本属于低调运作，然而在“刀山”上行走的江湖侠客无数，许多都与肯纳有关，这也算是中国刀具精美的黄埔军校。许多后来成名的代理商就是从肯纳出来的人。在中国多年苦心经营的口碑、庞大完善的销售网络已使他们成为在中国仅次于山特维克可乐满之后最有影响力的品牌。日本系包括三菱，住友、东芝、OSG。黛杰，不二越，日立等。以精密着称的日本刀具，在中
