数控刀具材料的组成

一、金刚石

  金刚石材料包括天然金刚石和人造金刚石。天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度（接近10000HV），导热性好，但价格昂贵，加工、焊接困难，除少数特殊用途外（如手表精密零件、光饰件和首饰雕刻等加工），很少作为切削工具应用于工业中。

    人造金刚石是在高温高压条件下，通过合金触媒的作用，由石墨转化而成。将石墨的晶体结构由层状排列变成立方面心排列的金刚石晶体结构。

    聚晶金刚石( PCD)硬度、耐磨性在各方向都均匀，有很高的硬度、导热性、低热膨胀系数、高弹性模量和低摩擦因数，刀刃非常锋利。与天然金刚石相比，PCD在断续切削时不易崩刃或碎裂，刀刃上不易形成切屑瘤。PCD是加工各种有色金属如铝、铜、镁、锌及其合金以及硬质合金、纤维增塑材料、金属基复合材料、木材复合材料较理想的刀具材料，但由于碳对铁的亲和作用，特别是在高温下，金刚石能与铁发生化学反应，因此它不宜于切削铁及其合金工件。

二、立方氮化硼

   立方氮化硼( CBN)是用软六方氮化硼为原料，高温(1500～2100℃)高压合成的一种无机超硬材料，形状一般是粒度为60～280μm的细颗粒单晶体。

 CBN材料的特点如下：

 ①CBN是氮化硼的致密相，具有很高的硬度(8000～9000HV)，仅次于金刚石，耐磨性好；

 ②热稳定性好，1300～1500℃高温下能保持其主要性能不变，适合于加工淬硬钢、冷硬铸件等，加工铸件的切削速度可达2000～4000m/min，加工镍基合金达300m/min;

 ③化学稳定性好，在1000℃以下时不发生氧化现象，与铁系金属在1200～1300℃时也不易起化学反应，是高速切削黑 色金属较理想的刀具材料；

陶瓷是含有金属氧化物或氮化物的无机

非金属材料，具有高硬度、高强度、高红硬

性、高耐磨性及优良的化学稳定性和低摩擦

因数等特点。

 三、陶瓷   

  早期陶瓷刀片由于脆性、不均匀性、强度低、使用不当等原因发展缓慢，随着微粉技术、热等静压技术、气压加压等技术的发展，烧结制造工艺的改进和采取增韧技术后，陶瓷刀具的强度和断裂韧度大幅提高，并开发了氮化硅陶瓷和晶须增强陶瓷及涂层氮化硅材料，改善了陶瓷抗热振能力和耐磨性。

   由于构成高速钢与硬质合金的主要成分钨资源在全球范围内日益减少，全球探明的钨资源仅够使用20多年，钨是世界上最稀缺的资源，而其在切削刀具材料中的消耗很大，因此钨的价格飞涨，这在一定程度上促进了陶瓷刀具的研究与推广。目前，陶瓷材料的各种机夹可转位车刀、铣刀应用在高强度、高硬度、耐磨铸铁（钢）、锻钢、高锰钢、淬火钢、粉末冶金、工程塑料、耐磨复合材料等零部件生产线上，可满足高速、高效、硬质、干式机加工技术的要求。

四、高速钢

 高速钢是一种加入了较多的钨、铬、钼等合金元素的高合金工具钢，有良好的综合性能，其强度和韧性是现有刀具材料中最高的。高速钢的制造工艺简单，容易刃磨成锋利的切削刃；锻造、热处理变形小，在复杂刀具（如麻花钻、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）中占主要地位。其加工范围为有色金属、铸铁、碳素钢和合金钢等。

    高速钢分为普通高速钢( HSS)、低合金高速钢(DH)、高性能高速钢(HSS-E)

和粉末冶金高速钢4大类。其中，普通高速钢主要以W18Cr4V (Tl)和W6M05Cr4V2(M2)为代表，产量和用量占高速钢总量的60%以上；低合金高速钢性能优良、价格低廉、工艺性能好；高性能高速钢通过调整基本化学成分和添加其它合金元素，其性能提高许多，可用于切削高强度钢、高温合金、钛合金等难加工材料，有高碳、高钒、钴、铝等高性能高速钢品种；以改进制粉、热压工艺、添加微量元素创新的粉末冶金高速钢，可完全消除传统高速钢的碳化物分布不均匀的缺点，比冶炼高速钢的硬度和韧性都优越，可成倍提高高速钢的切削性能，适合制成各种成形拉刀、高速滚刀、剃（插）齿刀、丝锥、波纹刃立铣刀及滚挤压刀具。

    由于高速钢刀具热处理（真空、保护气）技术的进步以及成形制造工艺（全磨制钻头、丝锥等）的更新，使得高速钢刀具的红硬性、耐磨性和表面层质量都得到很大提高和改善。高速钢刀具仍是数控刀具的选择对象之一。

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