数控刀具的起源，常见的材料，以及材料性能解析

刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前3世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。而刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随汽机等机器的发展而来的。

1783年，法国的勒内首先制出铣刀。

1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。

1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。

1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了在硬质合金或高速钢刀具表面涂层。

常见的刀具材料：

高速钢，硬质合金(含金属陶瓷），陶瓷，CBN (立方氮化硼），PCD(聚晶金刚石)，因其硬度一个比一个硬，所以一般而言，切削速度也一个比一个高。

刀具材料性能解析：

可分为普通高速钢和高性能高速钢。

普通高速钢，如W18Cr4V广泛用于制造各种复杂刀具。其切削速度一般不太高，切削普通钢料时为40-60m/mino。

高性能高速钢，如W12Cr4V4Mo是在普通高速钢中再增加一些含碳量、含钒量及添加钴、铝等元素冶炼而成的。它的耐用度为普通高速钢的1.5-3倍。

硬质合金：

按GB2075—87（参照采用190标准)可分为P、M、K三类，P类硬质合金主要用于加工长切屑的黑色金属，用蓝色作标志;M类主要用于加工黑色金属和有色金属，用黄色作标志，又称通用硬质合金，K类主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，用红色作标志。

P、M、K后面的阿拉伯数字表示其性能和加工时承受载荷的情况或加工条件，数字愈小，硬度愈高，韧性愈差。

陶瓷：

陶瓷材料的耐磨性好，可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料。此外陶瓷刀具可免除退火加工所消耗的电力，并因此也可提高工件的硬度，延长机器设备的使用寿命。

陶瓷刀片切削时与金属摩擦力小，切削不易粘接在刀片上，不易产生积屑瘤，加上可以进行高速切削。所以在条件相同时，工件表面粗糙度比较低。刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数；耐高温，红硬性好。可在1200°C下连续切削.所以陶瓷刀片的切削速度可以比硬质合金高很多。可进行高速切削或实现"以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3-10倍，达到节约工时、电力、机床数30%-70%或更高的效果。

CBN:

这是目前已知的第二高硬度的物质，CBN复合

片的硬度一般为HV3000~5000，具有很高的热稳定性和高温硬度，并且有很高的抗氧化能力，在1000°C时也不产生氧化现象，与铁系材料在1200°C~1300°C时也不发生化学反应，具有良好的导热性和较低的摩擦系数

聚晶金刚石PCD：

金刚石刀具有硬度高、抗压强度高、导热性及

耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。由于PCD的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合

剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。

材料各自的应用范围：

高速钢：主要用在成型刀具和形状复杂等一些需要高韧性的场合；

硬质合金：应用范围最广，基本上都能干；

陶瓷：主要用在硬零件车削和铸铁类零件的粗

加工和高速加工;

CBN：主要用在硬零件车削和铸铁类零件的高

速加工（一般而言，比陶瓷的耐磨性，抗冲击

韧性和抗断裂性能强效率要高一点）；

PCD：主要用在有色金属和非金属材料的高效率切削。