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刀具的分类及切削刀具的性能
发布日期：2015-12-19 09:41:31
导读：刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。刀具多数属于机用的，刀具又分为金属切削刀具，木工刀具，矿山刀具等。根据使用范围不同，名称不同。本文主要以金属切削刀具为主，来讲解它的发展及性能优势。
刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。刀具多数属于机用的，刀具又分为金属切削刀具，木工刀具，矿山刀具等。根据使用范围不同，名称不同。本文主要以金属切削刀具为主，来讲解它的发展及性能优势。
一、刀具的发展历史
要说刀具中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。但刀具的快速发展是在18世纪后期，1783年，法国的勒内首先制出铣刀，1822年发明出麻花钻，但直到1864年才作为商品生产。
之后1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速工具钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金刀具，使工件表面质量和尺寸精度得到大大提高。
刚开始由于高速钢刀具和硬质合金刀具价格昂贵，出现了焊接式和机夹式结构刀具。1949～1950年间，美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司研发出了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片，使金属材料工件得以更高的速度切削加工。
并且在硬质合金刀具研发之后，瑞典山特维克钢厂于1969年取得碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。随即1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，研发出了碳化钛或氮化钛硬质合金刀具。表面的涂层使原本的硬质合金刀具性能得以提升。有了较好的强度和韧性，切削加工性能更为突出。
二、金属切削刀具材料的性能及加工领域
碳素工具钢和合金工具钢对于现在的用户来说，很少人清楚的了解其性能，故小编就不在此详细的介绍，目前被人所熟知的刀具材料按研发顺序有高速钢刀具，硬质合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具。
（1）高速钢刀具：是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多的高合金工具钢。具有高的硬度、强度和耐磨性，其切削速度是碳素工具钢和合金工具钢的两倍以上。又被称之为白钢。高速钢是一种综合性能好、应用范围较广的刀具材料，常用来制造结构复杂的刀具，如成形车刀，铣刀，钻头，铰刀，拉刀，齿轮刀具等。随着刀具的不断研发，高速钢刀具逐渐被代替，现在主要用于钻头工序。
（2）硬质合金刀具：是由高硬度、高熔点的金属碳化物WC、TiC等粉末，用钴等金属粘结剂在高温下烧结而成。硬质合金的硬度常温下可达89-93HRA，耐磨性和耐热性均高于工具钢，其切削速度是高速钢的几倍，刀具寿命也提高了几十倍，适合加工HRC40以下硬度的黑色金属材料，至今还在广泛使用中。
（3）陶瓷刀具：是使用精密陶瓷高压研制而成，故称陶瓷刀具，其实真正计算时间，陶瓷刀具比硬质合金刀具还要最先研发出来，早在1912-1913年.英国和德国己出现了氧化铝陶瓷刀具。之后相继出现复合氧化铝刀具，氮化硅陶瓷刀具，但由于脆性大，只能用于小余量的精加工工序，一直没有得到很好的发展。
（4）超硬刀具：超硬刀具分为金刚石刀具和立方氮化硼刀具，金刚石是自然界最硬的材料，立方氮化硼仅次于金刚石刀具，由于价格昂贵，人们逐渐的研发出人工金刚石刀具和人工立方氮化硼刀具用于切削加工。其中由于性能的原因，金刚石刀具主要用于金属材料的加工，如铝，铜等材料。立方氮化硼刀具用于黑色金属材料的加工，如铸铁，钢，及特殊材料（高温合金，粉末冶金等）的加工。
虽然人工研制的刀具可用于切削加工，但价格相比陶瓷刀具和硬质合金刀具要高很多，刚开始并没有得到很好的发展，在近十几年才正式使用于切削加工中。随着超硬材料研究所及企业的不断研究，目前立方氮化硼刀具可广泛应用于高硬度铸铁材料，热处理后的高硬度刚件，难加工材料高温合金，粉末冶金等材料，和高速车削普通灰铸铁材料等领域。
