劉堯

摘 要 在機械加工中，金屬切削機床和刀具是切削加工的根本。而刀具材料的情況直接影響切削加工，直接影響加工效率，直接影響機械制造水平，所以刀具材料的重要性也就尤為凸顯。本文介紹了常用刀具的種類，以及刀具在行業(yè)中應用的范圍。

關鍵詞 機床 常用刀具 刀具材料

中圖分類號：TG162.21 文獻標識碼：A

工欲善其事，必先利其器，為了在車床上做良好的切削，正確地準備和使用刀具是很重要的工作。不同的工作需要不同形狀的車刀，切削不同的材料要求不同種類的刀具，車刀和工作物的位置和速度應有一定相對的關系，車刀本身也應具備足夠的硬度、強度而且耐磨、耐熱。因此，如何選擇車刀材料，是重要的考慮因素。下面就車刀材料做以下分析。

1機床常用車刀材料的種類和用途

（1）按材料分：高速鋼刀、合金刀、涂層刀具、超硬刀具。

（2）按結(jié)構形式分：鍛打刀、焊接刀、機夾刀。

（3）按用途分：外圓刀、內(nèi)圓刀、螺紋刀、切刀、左右偏刀、圓弧刀等。

2高速鋼

高速鋼又名鋒鋼或鋒鋼，又稱白鋼。意思是淬火時即使在空氣中冷卻也能硬化，并且很鋒利。它是一種成分復雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。

機床其特點是：制造簡單；有較高的硬度，耐磨性和耐熱性有足夠的強度和韌性；有較好的工藝性；能承受較大的沖擊力；可制造形狀復雜的刀具，如特種車刀、銑刀、鉆頭、拉刀和齒輪刀具等；但不能用于高速切削。

常用的高速鋼牌號為W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2兩種。

高速鋼淬火后的硬度為HRC62～66，其紅硬溫度550℃～600℃，。高速鋼有較高的抗彎強度和沖擊韌性，可以進行鑄造、鍛造、焊接、熱處理和切削加工，有良好的磨削性能，刃磨質(zhì)量較高，故多用來制造形狀復雜的刀具，如鉆頭、車刀、銑刀、插齒刀等，亦常用作低速精加工車刀和成形車刀。

3硬質(zhì)合金

（1）鎢鈷類硬質(zhì)合金是由碳化鎢和金屬鈷組成的硬質(zhì)合金。它的代號是YG。其特點是：韌性好，抗彎強度高，抗壓強度，不怕沖擊，但是硬度和耐熱性較低。適用于加工鑄鐵、有色金屬、非金屬等脆性材料。常用牌號有YG3、YG6、YG8等，后面的數(shù)字表示含鈷量的百分比，含鈷量愈高，其承受沖擊的性能就愈好。

（2）鎢鉆鈦類硬質(zhì)合金它的代號是YT，由wc、Tic和co組成。常用牌是YTl5、YT30等。其特點是：硬度為89～93HRA，耐熱溫度為800℃～1000℃；耐磨性、抗氧化性較高；但抗彎強度、沖擊韌度較低。適用于加工碳鋼、合金鋼等到塑性材料。加入碳化鈦可以增加合金的耐磨性，可以提高合金與塑性材料的粘結(jié)溫度，減少刀具磨損，也可以提高硬度；但韌性差，更脆、承受沖擊的性能也較差，一般用來加工塑性材料。常用牌號有YT5、YT15、YT30等，后面數(shù)字是碳化鈦含量的百分數(shù)，碳化鈦的含量愈高，紅硬性愈好；但鈷的含量相應愈低，韌性愈差，愈不耐沖擊。

（3）鎢鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金它的代號是YA，由wc、Tac和co組成。其特點是：保持了YG類硬質(zhì)合金的抗彎強度和韌性，又提高了機床硬度、耐磨性、耐熱性，彌補了YG類硬質(zhì)合金的不足。適用于加工鑄鐵、有色金屬等脆性材料，也適用于加工碳鋼和合金鋼。

4涂層刀具材料

涂層刀具是在強度和韌性較好的硬質(zhì)合金或高速鋼（HSS）基體表面上，利用氣相沉積方法涂覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物而獲得的。

4.1特點

涂層刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化學性能穩(wěn)定、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導率低等特性。多適用于高速鋼刀具和硬質(zhì)臺金。

4.2優(yōu)越性

在韌性較好的刀具基體上進行表面涂層，涂覆具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層，使刀具具有全面、良好的綜合性能。未涂層高速鋼的硬度僅為62～68HRC，硬質(zhì)合金的硬度僅為89～93.5HRA；而涂層后的表面硬度可達2000～3000HV以上。

（1）由于表面涂層材料具有很高的硬度和耐磨性，且耐高溫。故與未涂層的刀具相比，涂層刀具允許采用較高的切削速度，從而提高了切削加工效率；或能在相同的切削速度下，提高刀具壽命。

（2）由于涂層材料與被加工材料之間的摩擦系數(shù)較小，故涂層刀具的切削力小于未涂層刀具。

（3）用涂層刀具加工，零件的已加工表面質(zhì)量較好。

（4）由于涂層刀具的綜合性能良好，故涂層硬質(zhì)合金刀片有較好的通用性，一種涂層硬質(zhì)合金牌號的刀片具有較寬的使用范圍。

5超硬刀具材料

陶瓷材料是陶瓷是在高壓高溫下燒結(jié)而成。陶瓷車刀是由氧化鋁粉未，添加少量元素，再經(jīng)由高溫燒結(jié)而成，其硬度、抗熱性、切削速度比碳化鎢高，但是因為質(zhì)脆，故不適用于非連續(xù)或重車削，只適合高速精削。

陶瓷刀片的適合加工材質(zhì)：對灰鑄鐵、球墨鑄鐵、淬硬鋼和某些未淬硬鋼、耐熱合金則特別適合?？墒菍@些材料而言，陶瓷刀應用成功，還需要刀刃口的外觀及微觀質(zhì)量保證，并需要最佳的切削參數(shù)。

立方氮化硼刀的硬度比陶瓷刀高很多，由于硬度高，與金剛石并稱為超硬材料，常用來加工硬度高于RC48的材料，它有極好的高溫硬度，比硬質(zhì)合金刀片脆，與陶瓷刀片相比，沖擊強度和抗破碎性能有明顯提高。

立方氮化硼刀片適合加工材質(zhì)：灰鑄鐵、各種耐磨鑄鐵、鑄鋼、高速鋼、軸承鋼、粉末冶金鋼、高強度鋼、高錳鋼、高鉻鑄鐵、白口鑄鐵、奧氏體鐵、硬質(zhì)合金等等。

6總結(jié)

眾所周知，決定切削刀具的性能三個要素為基體材料，刀具涂層和幾何槽形。目前，刀具的材料決定了刀具的性能，決定了在切削加工中應用范圍。在未來，科技的飛速發(fā)展必將帶來刀具的革新。

參考文獻

[1] 黃偉九.刀具材料速查手冊[M].機械工業(yè)出版社，2011.

[2] 鄭文虎.刀具材料和刀具的選用[M].國防工業(yè)出版社，2012.