特陶之家tetaohome高速切削刀具材料介紹
高速切削刀具指的是數控機床在高速運轉工作的條件下進行切削加工的刀具，適用于各種機床。要實現高速切削，刀具材料是關鍵。高速切削材料主要有硬質合金、涂層刀具、金屬陶瓷、陶瓷、立方氮化硼和金剛石刀具。
硬質合金、涂層刀具、金屬陶瓷、陶瓷、立方氮化硼和金剛石刀具。它們各有優點，適合不同的工件材料和不同的切削速度范圍。必須注意的是刀具材料和工件材料副之間有一個適配性問題，即一種刀具材料與工件材料時性能良好，但加工另一種工件材料時卻不理想，換句話說，不存在一種萬能刀具材料可適用于所有工件材料的高速加工。
高速切削數控刀具材料必須根據所加工的工件材料和加工性質來選擇。一般而言，陶瓷刀具、涂層刀具及CBN刀具適合于加工鋼鐵等黑色金屬的高速加工；PCD刀具適合于對鋁、鎂、銅等有色金屬高速加工。
高速切削加工的切削速度是常規切削的5～10倍，對刀具材料以及刀具結構、幾何參數等都提出了新的要求，尤其是對刀具的材料有更高的要求，高速切削刀具的材料要具有高的強度、韌性和硬度，良好的熱穩定性和熱硬性、良好的高溫力學性能、較小的化學親合力和耐磨性。
刀具材料各項力學性質大小順序
硬度：
PCD>PCBN>(Al2O3基陶瓷>Si3N4基陶瓷>TiC(N)基硬質合金>WC基超細晶粒硬質舍金>高速鋼(HSS)。
抗彎強度：
HSS>WC基硬質舍金>TiC(N)基硬質合金>Si3N4基陶瓷>Al2O3基陶瓷>PCD>PCBN斷裂韌性HSS>WC基硬質舍金>TiC(N)基硬質合金>PCBN>PCD>Si3N4基陶瓷>Al2O3基陶瓷。
高速切削的刀具主要有以下幾類：
1.涂層刀具：涂層刀具是在刀具基體上涂覆硬質耐磨金屬化合物薄膜，以達到提高刀具表面的硬度和耐磨性的目的。常用的刀具基體材料主要有高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷和陶瓷等。涂層刀具可以分成硬涂層刀具和軟涂層刀具。硬涂層刀具的涂層材料主要有氮化鈦（TiN）、碳化鈦（TiC）、氧化鋁（Al2O3）、碳氮化鈦（TiCN）、氮化鋁鈦（TiAlN），碳氮化鋁鈦（TiAlCN）等。軟涂層刀具是以 MoS2和 WS2作為涂層材料的高速鋼刀具。涂層可以是單涂層，也可以是雙涂層或多涂層，甚至是幾種涂層材料復合而成的復合涂層。適于高速切削的涂層物質主要有CVD法的TiCN+Al2O3+TiN、TiCN+Al2O3、TiCN+Al2O3+HfN以及PVD法的TiAlN/TiN、TiAlN等。
2.陶瓷刀具：陶瓷刀具的材料主要有氧化鋁基和氮化硅基兩大類，陶瓷刀具具有高硬度(HRA91~95)、高強度(抗彎強度為750~1000MPa)，耐磨性好，化學穩定性好，抗粘結性能良好，摩擦系數低且價格低廉等優點。陶瓷刀具能以200~1000m/min的切削速度高速加工鋼、鑄鐵及其合金等材料，刀具壽命比硬質合金高幾倍、甚至幾十倍。陶瓷刀具的缺點主要是強度和斷裂韌性較低、脆性較大。
3.硬質合金（金屬陶瓷）刀具：金屬陶瓷刀具的材料主要包括高耐磨性能的TiC基硬質合金(TiC+Ni或Mo)、高韌性的TiC基硬質合金( TiC+TaC+WC)、強韌的TiN基硬質合金和高強韌性的TiCN基硬質合金(TiCN＋NbC)等。與WC硬質合金相比，強度、硬度、韌性和抗崩刃性能得到明顯提高，抗月牙洼磨損和抗粘結能力也顯著增強。
4.立方氮化硼（CBN）刀具：立方氮化硼是純人工合成材料，化學穩定性優于金剛石，是高速切削黑色金屬的理想刀具材料，聚晶立方氮化硼(PCBN)刀坯有2種：①高CBN含量的刀具(CBN含量80%一90%)，它具有高硬度、高導熱性；②低CBN含量的刀具(CBN含量50%一65%)，它具有較好的強度和韌性。立方氮化硼（CBN）刀具具有較高的硬度，僅次于金剛石（可達8000HV～9000HV），并且熱穩定性高（達1250℃～1350℃），對鐵族元素化學惰性大，抗粘結能力強，而且用金剛石砂輪即可磨削開刃，故適于加工各種淬硬鋼、熱噴涂材料、冷硬鑄鐵和35HRC以上的鈷基和鎳基等難切削材料。
5.金剛石：有天然金剛石和人造金剛石，天然金剛石刀具主要用于超精密鏡面切削，而更多的金剛石刀具是人造金剛石。人造金剛石又分為3種：①聚晶金剛石(PCD)，聚晶金剛石(PCD)（微粉）是利用獨特的定向爆破法由石墨制得，高爆速炸藥定向爆破的沖擊波使金屬飛片加速飛行，撞擊石墨片從而導致石墨轉化為聚晶金剛石。這種金剛石刀具焊接性、機械磨削性和斷裂韌性最高，抗磨損性和刃口質量較好，抗腐蝕性差；②化學氣相沉積金剛石(CVD)，化學氣相沉積金剛石厚膜抗腐蝕性好，機械磨削性、刃口質量和斷裂韌性較好，可焊性差；③利用超高壓裝置，在1400～1600℃高溫下，人工合成的單晶金剛石，人工合成單晶金剛石刀口質量的抗磨損性和抗噴蝕性好，焊接性、機械磨削性和斷裂韌性差。
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