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高速加工是制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，由高速加工而產(chǎn)生的高速切削已經(jīng)成為先進(jìn)制造工藝的關(guān)鍵技術(shù)。基于當(dāng)今刀具材料的發(fā)展還不能滿足各領(lǐng)域需求的現(xiàn)狀，本文分析了在高速切削中刀具材料和工件材料的匹配問(wèn)題，介紹了刀具在高速切削中的地位、高速切削對(duì)刀具材料的要求以及現(xiàn)有高速切削刀具材料的種類，分析了在高速切削中刀具材料和工件材料的匹配，闡述了如何合理選擇高速切削刀具材料。
我們總是希望得到既有高的硬度以保證刀具的耐磨性，又有高的韌性來(lái)防止刀具的碎裂，因此，我們會(huì)在實(shí)際中按照需要選用更合適的刀具材科：粗加工時(shí)優(yōu)先考慮刀具材料的韌性；精加工時(shí)優(yōu)先考慮刀具材料的硬度。當(dāng)然人們還期待著以超高切削速度進(jìn)行加工而獲得更好的效果。下面僅就常見(jiàn)的工件材料及刀具的相關(guān)情況做如下簡(jiǎn)單介紹。
一、鋁合金材料
1、易切削鋁合金
該材料在航空航天工業(yè)應(yīng)用較多，適用的刀具有K10、K20、PCD，切削速度在2000～4000m/min，進(jìn)給量在3～12m/min，刀具前角為12°～18°，后角為10°～18°，刃傾角可達(dá)25°。
2、鑄鋁合金
鑄鋁合金根據(jù)其Si含量的不同選用的刀具也不同。對(duì)Si含量小于12%的鑄鋁合金可采用K10、Si 3N 4刀具，當(dāng)Si含量大于12%時(shí)，可采用PKD（人造金剛石）、PCD（聚晶金剛石）及CVD金剛石涂層刀具。對(duì)于Si含量達(dá)16%～18%的過(guò)硅鋁合金，最好采用PCD或CVD金剛石涂層刀具，其切削速度可在1100m/min，進(jìn)給量0.125mm/r。
二、鑄鐵材料
對(duì)鑄件，切削速度大于350m/min時(shí)稱為高速加工。切削速度對(duì)刀具的選用有較大影響。當(dāng)切削速度低于750m/min時(shí)，可選用涂層硬質(zhì)合金、金屬陶瓷；切削速度在510～2000m/min時(shí)，可選用Si3N4陶瓷刀具；切削速度在2000～4500m/min時(shí)，可使用CBN刀具。鑄件的金相組織對(duì)高速切削刀具的選用有一定影響，加工以珠光體為主的鑄件在切削速度大于500m/min時(shí)，可使用CBN或Si3N4，當(dāng)以鐵素體為主時(shí)，由于擴(kuò)散磨損的原因，使刀具磨損嚴(yán)重，不宜使用CBN，而應(yīng)采用陶瓷刀具。如粘結(jié)相為金屬Co，晶粒尺寸平均為3µm，CBN含量大于90%～95%的BZN6000在V=700m/min時(shí)，宜加工高鐵素體含量的灰鑄鐵。粘結(jié)相為陶瓷(AlN+AlB2)、晶粒尺寸平均為10µm、CBN含量為90%～95%的Amborite刀片，在加工高珠光體含量的灰鑄鐵時(shí)，在切削速度小于1100m/min時(shí)，隨切削速度的增加，刀具壽命也增加。
三、普通鋼材料
切削速度對(duì)鋼的表面質(zhì)量有較大的影響，據(jù)研究，其最佳切削速度為500～800m/min。目前，涂層硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、非金屬陶瓷、CBN刀具均可作為高速切削鋼件的刀具材料。其中涂層硬質(zhì)合金可用切削液。用PVD涂層方法生產(chǎn)的TiN涂層刀具其耐磨性能比用CVD涂層法生產(chǎn)的涂層刀具要好，因?yàn)榍罢呖珊芎玫乇３秩锌谛螤睿辜庸ち慵@得較高的精度和表面質(zhì)量。金屬陶瓷刀具目前占市場(chǎng)份額較大，以TiC-Ni-Mo為基體的金屬陶瓷化學(xué)穩(wěn)定性好，但抗彎強(qiáng)度及導(dǎo)熱性差，適于切削速度在400～800m/min的小進(jìn)給量、小切深的精加工；用TiCN作為基體、結(jié)合劑中少鉬多鎢的金屬陶瓷將強(qiáng)度和耐磨兩者結(jié)合起來(lái)，用TiN來(lái)增加金屬陶瓷的韌性，其加工鋼或鑄鐵的切深可達(dá)2～3mm。
四、高硬度鋼材料
高硬度鋼（HRC40～70）的高速切削刀具可用金屬陶瓷、陶瓷、TiC涂層硬質(zhì)合金、PCBN等。金屬陶瓷可用基本成分為TiC添加TiN的金屬陶瓷，其硬度和斷裂韌性與硬質(zhì)合金大致相當(dāng)，而導(dǎo)熱系數(shù)不到硬質(zhì)合金的1/10，并
具有優(yōu)異的耐氧化性、抗粘結(jié)性和耐磨性。另外其高溫下機(jī)械性能好，與鋼的親和力小，適合于中高速(在200m/min左右)的模具鋼SKD加工。金屬陶瓷尤其適合于切槽加工。采用陶瓷刀具可切削硬度達(dá)63HRC的工件材料，如進(jìn)行工件淬火后再切削，實(shí)現(xiàn)“以切代磨”。切削淬火硬度達(dá)48～58HRC的45鋼時(shí)，切削速度可取150～
180m/min，進(jìn)給量在0.3～0.4min/r，切深可取2～4mm。粒度在1µm，TiC含量在20%～30%的Al2O3-TiC陶瓷刀具，在切削速度為100m/min左右時(shí)，可用于加工具有較高抗剝落性能的高硬度鋼。當(dāng)切削速度高于1000m/min
是最佳刀具材料，CBN含量大于90%的PCBN刀具適合加工淬硬工具鋼（如55HRC的H13工具鋼）。
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