一、前言

　　20多年前，高速切削主要用于航空航天工業(yè)的鋁合金加工，隨著新型刀具材料的不斷涌現(xiàn)寂嘉，人們開始從事普通鋼、鑄鐵布近、高強度鋼垫释、高溫合金丝格、鈦合金及復合材料等的高速切削研究工作撑瞧，并不斷取得新的成果。

　　我國盡管還沒有自制的高速切削生產設備显蝌，但已有一部分企業(yè)進口了相當數(shù)量的高速切削加工設備预伺，而大部分用戶都面臨缺乏高速切削資料的問題。本文就文獻中分散惨浩、零星的刀具材料選用作一詳細的總結早斯，按被加工材料進行分類闡述，以滿足不同用戶的需要赫窄。

　　二阶桦、高速切削加工刀具材料選用

　　鋁合金

　　易切削鋁合金

　　該材料在航空航天工業(yè)應用較多，適用的刀具有K10臭脯、K20铜朗、PCD，切削速度在2000～4000m/min谒娩，進給量在3～12m/min嗅桑，刀具前角為12°～18°，后角為10°～18°嵌障，刃傾角可達25°放余。

　　鑄鋁合金

　　鑄鋁合金根據(jù)其Si含量的不同，選用的刀具也不同畦盏，對Si含量小于12%的鑄鋁合金可采用K10征炼、Si3N4刀具，當Si含量大于12%時躬贡，可采用PKD(人造金剛石)谆奥、PCD(聚晶金剛石)及CVD金剛石涂層刀具渡贾。對于Si含量達16%～18%的過硅鋁合金，最好采用PCD或CVD金剛石涂層刀具雄右，其切削速度可在1100m/min空骚，進給量為0.125mm/r。

　　鑄鐵

　　對鑄件擂仍，切削速度大于350m/min時囤屹，稱為高速加工，切削速度對刀具的選用有較大影響逢渔。當切削速度低于750m/min時肋坚，可選用涂層硬質合金、金屬陶瓷肃廓；切削速度在510～2000m/min時智厌，可選用Si3N4陶瓷刀具；切削速度在2000～4500m/min時官澳，可使用CBN刀具尔兆。

　　鑄件的金相組織對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時澈渠，可使用CBN或Si3N4蜈坛，當以鐵素體為主時，由于擴散磨損的原因坞鲁，使刀具磨損嚴重啦铣，不宜使用CBN，而應采用陶瓷刀具萄撇。如粘結相為金屬Co圈烘，晶粒尺寸平均為3μm，CBN含量大于90%～95%的BZN6000在V=700m/min時该眨，宜加工高鐵素體含量的灰鑄鐵筋氮。粘結相為陶瓷(AlN＋AlB2)、晶粒尺寸平均為10μm测捎、CBN含量為90%～95%的Amborite刀片弓洒，在加工高珠光體含量的灰鑄鐵時，在切削速度小于1100m/min時律罢，隨切削速度的增加膀值，刀具壽命也增加。

　　普通鋼

　　切削速度對鋼的表面質量有較大的影響误辑，根據(jù)德國Darmstadt大學PTW所的研究沧踏，其最佳切削速度為500～800m/min。

　　目前，涂層硬質合金翘狱、金屬陶瓷秘案、非金屬陶瓷、CBN刀具均可作為高速切削鋼件的刀具材料潦匈。其中涂層硬質合金可用切削液阱高。用PVD涂層方法生產的TiN涂層刀具其耐磨性能比用CVD涂層法生產的涂層刀具要好，因為前者可很好地保持刃口形狀茬缩，使加工零件獲得較高的精度和表面質量赤惊。

　　金屬陶瓷刀具占日本刀具市場的30%，以TiC-Ni-Mo為基體的金屬陶瓷化學穩(wěn)定性好凰锡，但抗彎強度及導熱性差未舟，適于切削速度在400～800m/min的小進給量、小切深的精加工忿脉；Carboly公司用TiCN作為基體少烙、結合劑中少鉬多鎢的金屬陶瓷將強度和耐磨兩者結合起來，Kyocera公司用TiN來增加金屬陶瓷的韌性稻悟，其加工鋼或鑄鐵的切深可達2～3mm尸褪。CBN可用于銑削含有微量或不含鐵素體組織的軸承鋼或淬硬鋼。

　　高硬度鋼

　　高硬度鋼(HRC40～70)的高速切削刀具可用金屬陶瓷举库、陶瓷箍属、TiC涂層硬質合金、PCBN等翩性。

　　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合金大致相當自幕，而導熱系數(shù)不到硬質合金的1/10稽徙，并具有優(yōu)異的耐氧化性、抗粘結性和耐磨性振袋。另外其高溫下機械性能好很鸥，與鋼的親和力小，適合于中高速(在200m/min左右)的模具鋼SKD加工珍语。金屬陶瓷尤其適合于切槽加工锤岸。

　　采用陶瓷刀具可切削硬度達HRC63的工件材料，如進行工件淬火后再切削板乙，實現(xiàn)“以切代磨”是偷。切削淬火硬度達HRC48～58的45鋼時，切削速度可取150～180m/min募逞，進給量在0.3～0.4min/r蛋铆，切深可取2～4mm。粒度在1μm，TiC含量在20%～30%的Al2O3-TiC陶瓷刀具刺啦，在切削速度為100m/min左右時留特，可用于加工具有較高抗剝落性能的高硬度鋼。

　　當切削速度高于1000m/min時玛瘸，PCBN是最佳刀具材料蜕青，CBN含量大于90%的PCBN刀具適合加工淬硬工具鋼(如HRC55的H13工具鋼)。

　　高溫鎳基合金

　　Inconel 718鎳基合金是典型的難加工材料糊渊，具有較高的高溫強度景姓、動態(tài)剪切強度，熱擴散系數(shù)較小社衰，切削時易產生加工硬化瘫盹，這將導致刀具切削區(qū)溫度高、磨損速度加快桃旷。高速切削該合金時也较，主要使用陶瓷和CBN刀具。

　　碳化硅晶須增強氧化鋁陶瓷在100～300m/min時可獲得較長的刀具壽命薯舆，切削速度高于500m/min時晚乙，添加TiC氧化鋁陶瓷刀具磨損較小，而在100～300m/min時其缺口磨損較大累冠。氮化硅陶瓷(Si3N4)也可用于Inconel 718合金的加工缘违。

　　加拿大學者M.A.Elbestawi認為，SiC晶須增強陶瓷加工Inconel 718的最佳切削條件為：切削速度700m/min蝇罐，切深為1～2mm岸腥，進給量為0.1～0.18mm/z。

　　氮氧化硅鋁(Sialon)陶瓷韌性很高合弥，適合于切削過固溶處理的Inconel 718(HRC45)合金茉唉，Al2O3-SiC晶須增強陶瓷適合于加工硬度低的鎳基合金。

　　鈦合金(Ti6Al6V2Sn)

　　鈦合金強度结执、沖擊韌性大度陆，硬度稍低于Inconel 718，但其加工硬化非常嚴重献幔，故在切削加工時出現(xiàn)溫度高懂傀、刀具磨損嚴重的現(xiàn)象。日本學者T.Kitagawa等經過大量實驗得出蜡感，用直徑10mm的硬質合金K10兩刃螺旋銑刀(螺旋角為30°)高速銑削鈦合金蹬蚁，可達到滿意的刀具壽命，切削速度可高達628m/min铸敏，每齒進給量可取0.06～0.12mm/z缚忧，連續(xù)高速車削鈦合金的切削速度不宜超過200m/min悟泵。

　　復合材料

　　航天用的先進復合材料(如Kevlar和石墨類復合材料)，以往用硬質合金和PCD闪水，硬質合金的切削速度受到限制糕非，而在900℃以上高溫下PCD刀片與硬質合金或高速鋼刀體焊接處熔化，用陶瓷刀具則可實現(xiàn)300m/min左右的高速切削嬉哥。

　　三进登、干切削用刀具

　　使用于干切削工藝的刀具材料有：陶瓷、金屬陶瓷津咒、涂層硬質合金及PCBN另碍，就紅硬性和熱穩(wěn)定性來說，PCBN材料是最適合高速干切工藝的刀具材料哩拔，能獲得比濕切削更高的刀具壽命自烛。

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