切削速度越高就要求刀具材料更耐磨啥容，還要求具有較高的熱硬性。金屬陶瓷顷霹、立方氮化硼以及兩種適合精細(xì)加工需要的陶瓷--氧化鋁和氮化硅（現(xiàn)代術(shù)語"陶瓷"包含氧化鋁和氮化硅咪惠，而不象過去單指氧化鋁。）淋淀，它們的應(yīng)用日漸普及馁胁。聚晶金剛石是另一種干式切削情況下使用的刀具材料。在所有這些材料中萍卑，它們都有較高的紅硬性和耐磨性六主，需要權(quán)衡考慮的是脆性較大。
　　
　　（1）金屬陶瓷
　　
　　是一種先進(jìn)的硬質(zhì)合金篱掌。金屬陶瓷比常規(guī)硬質(zhì)合金能承受更高的切削溫度锦列，但是缺乏硬質(zhì)合金的耐沖擊性、在中型到重型加工時的韌性耿窍、以及在低速大進(jìn)給時的強(qiáng)度誊预。金屬陶瓷在小的和不變的負(fù)荷時，也象常規(guī)硬質(zhì)合金那樣跛农，有差不多的刀刃強(qiáng)度橡吗。但是它在高切削速度下的耐高溫和耐磨性能更好，持續(xù)時間更長沼币，加工的工件表面更光潔。當(dāng)用于加工軟的和粘性的材料時寞奸，它也有較好的抗積屑瘤性能呛谜，表面質(zhì)量很好。
　　
　　好的高溫硬度來自配料時加入的鈦的化合物枪萄。金屬陶瓷是硬質(zhì)合金的一種型式隐岛，它含有堅硬的鈦基化合物（碳化鈦、碳氮化鈦和氮化鈦）瓷翻，粘結(jié)劑是鎳或鎳鉬聚凹。由于金屬型粘結(jié)劑的溫度局限性，典型的金屬陶瓷牌號齐帚，在加工的材料硬度超過HRC40時妒牙，不具備足夠高的熱硬性。
　　
　　金屬陶瓷比起涂層和非涂層硬質(zhì)合金对妄，對斷裂和進(jìn)給引起的壓力更加敏感湘今。因此，它最好用于高精度工件和表面質(zhì)量要求較高時剪菱。理想的加工工序是切削那些連續(xù)的表面摩瞎。
　　
　　車削碳鋼時，進(jìn)給量的上限通常是0.025英寸/轉(zhuǎn)渗某。一般用途的銑削磕糙，可以在高的主軸速度、中等進(jìn)給量的條件下進(jìn)行折焙。如果滿足這些條件晶睦，在大量生產(chǎn)時金屬陶瓷能長時間地保持鋒利的切削刃。如果金屬陶瓷是在傳統(tǒng)的切削速度和進(jìn)給量下使用户寺，比起硬質(zhì)合金刀具能改善了刀具壽命和表面質(zhì)量膀娱，也能提高生產(chǎn)率，對于切削合金鋼時其提高幅度為20%，對于切削碳鋼稼注、不銹鋼和軟鐵時為50%写并。
　　
　　（2）陶瓷
　　
　　陶瓷刀具類似于金屬陶瓷栓堕，它比硬質(zhì)合金有更高的化學(xué)穩(wěn)定性于嚼，可在高的切削速度下進(jìn)行加工并持續(xù)較長的時間。純氧化鋁可以耐非常高的溫度裤爆，但是它的強(qiáng)度和韌性很低处监，工作條件如果不好，容易破碎痢士。
　　
　　為了減低陶瓷對破碎的敏感性彪薛，在企圖改善其韌性、提高耐沖擊性能時怠蹂，加入了氧化鋯或加入碳化鈦與氮化鈦的混合物善延。盡管加入了這些添加劑，但是陶瓷的韌性比硬質(zhì)合金還是低得多城侧。
　　
　　另一個提高氧化鋁陶瓷韌性的方法是在材料中加入結(jié)晶紋理或碳化硅晶須易遣，通過這些特殊的平均起來僅有1納米直徑，20微米長很結(jié)實的晶須嫌佑，相當(dāng)程度地增加了陶瓷的韌性豆茫、強(qiáng)度和抗熱沖擊性能。在組成上屋摇，晶須可高達(dá)30%揩魂。
　　
　　象氧化鋁一樣，氮化硅比硬質(zhì)合金有更高的熱硬性摊册。它耐高溫與機(jī)械沖擊的性能也比較好肤京。與氧化鋁陶瓷相比它的缺點是在加工鋼時它的化學(xué)穩(wěn)定性不很好≌铱ィ可是腿逞，用氮化硅陶瓷可在1450英尺/分或更高的速度下加工灰鑄鐵。
　　
　　雖然使用陶瓷刀加工效率可以很高测捐，但是應(yīng)用必須正確汤钻。例如，陶瓷刀具不能用于加工鋁法简，而對灰鑄鐵荡唾、球墨鑄鐵、淬硬鋼和某些未淬硬鋼蓝鹿、耐熱合金則特別適合矩允。可是對這些材料而言，應(yīng)用得成功還有賴于開始切削之前刀具刃口外觀的準(zhǔn)備赵椰、機(jī)器和裝備的穩(wěn)定性和選用最佳的加工參數(shù)耙福。
　　
　　（3）CBN
　　
　　CBN是一種非常硬的刀具材料姜钳，通常最好用來加工硬度高于RC48的材料坦冠，它有極好的高溫硬度--高達(dá)2000℃，盡管比硬質(zhì)合金要脆得多哥桥，比陶瓷耐熱性和化學(xué)的穩(wěn)定性要差辙浑，但是它比陶瓷刀具有較高的沖擊強(qiáng)度和抗破碎性能。對于切削淬硬金屬時拟糕，機(jī)床剛性可以稍差判呕。此外，一些特制的CBN刀具能抵御高功率粗加工的切屑負(fù)荷已卸，間斷切削的沖擊以及精加工時的磨損和切削熱佛玄。
　　
　　對于要求嚴(yán)格的零件，應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整累澡，以提高機(jī)器和裝備的剛性。刃口倒鈍應(yīng)足夠大以防止微觀剝落和使刀具基體上有一定厚度的CBN層般贼，這就能使刀具在高速愧哟、重負(fù)荷、劇烈的間斷負(fù)荷下工作哼蛆。這些特點使CBN成為粗加工淬硬鋼和珠光體灰鑄鐵所選用的刀具材料蕊梧。
　　
　　刀具帶有一薄層CBN是比較脆弱的，但是它用于加工淬硬的鐵合金又是比較好的刀具材料沮念。CBN具有低的導(dǎo)熱系數(shù)和高的壓縮強(qiáng)度配亮，經(jīng)受得了由于高切削速度和負(fù)前角產(chǎn)生的切削熱。在切削區(qū)內(nèi)由于較高的溫度使工件材料軟化澜碎，有助于切屑的形成增荐。負(fù)的幾何角度加強(qiáng)了刀具，穩(wěn)定了切削刃嫡境，改善了刀具壽命和允許在小于0.010″的淺切深下進(jìn)行加工贯森。
　　
　　在干式車削淬硬工件的情況下，由于CBN刀具可以加工出小于16微英寸的表面質(zhì)量褒饱，并能控制±0.0005″的精度沛目，因此常用它取代磨削工序。CBN刀具很適合淬硬車削和高速銑削加工援儡。而對于這個應(yīng)用范圍莲赐，陶瓷和CBN是重疊的。因此，進(jìn)行成本效益分析是非常必要的访递，以確定哪一種材料將提供最好的效果晦嵌。
　　
　　（4）PCD刀具
　　
　　聚晶金剛石作為最硬的刀具材料力九，它是最耐磨的耍铜。它的硬度和耐磨性來自各金剛石晶體間無一定方位的粘結(jié)，這種晶體方位各異的排列抑制了裂紋的擴(kuò)展跌前。使用時棕兼，將PCD小片粘結(jié)到硬質(zhì)合金刀片上，這可增加它的強(qiáng)度和抗沖擊性能抵乓，其刀具壽命是硬質(zhì)合金的100倍伴挚。
　　
　　然而，某些性能限制了它在很多加工工序的使用灾炭。其一是PCD對黑色金屬中鐵的親和力茎芋，引起化學(xué)反應(yīng)，這種刀具材料只能用于加工非鐵零件蜈出。其二是PCD不能經(jīng)受切削區(qū)超過600℃的高溫田弥。因此，它不能切韌性净处、高延展性材料安仁。
　　
　　PCD刀具特別適于加工有色金屬，特別是對摩擦很厲害的高硅鋁合金婉固。采用鋒利的切削刃和大正前角高效切削這些材料吠童，使切削壓力和積屑瘤達(dá)到最小。
刃口強(qiáng)化稼乃、刀具幾何參數(shù)與排屑
　　
　　盡管近幾年物理的進(jìn)步與應(yīng)用開發(fā)输奢，用金屬陶瓷、陶瓷之仍、CBN和PCD制造的刀具仍然是比硬質(zhì)合金要脆得多屉韧，不能經(jīng)受太多的壓力，因此用這些材料制造的刀具必須結(jié)合其特點進(jìn)行設(shè)計且险，即對它加強(qiáng)支撐垢雨、分散壓力。
　　
　　這一點很重要敛旗。例如辐践，為了要改變磨削力的方向，使力從切削刃往里向著刀體库说，切削刃必須經(jīng)過加工--刃口準(zhǔn)備狂鞋。有這樣三種刃口準(zhǔn)備而且其大小還要適當(dāng)：T型刃帶片择、強(qiáng)化、T型刃帶強(qiáng)化骚揍。
　　
　　T型刃帶
　　
　　就是一個倒棱--在刃口上磨出的窄的平面字管，以取代較脆弱而鋒利的刀刃。刀具設(shè)計者的一個重要任務(wù)就是要找出最小的平面寬度和能賦予刀刃適當(dāng)強(qiáng)度和壽命的角度信不；因為大的寬度和加強(qiáng)刀片的角度無疑會增切削力嘲叔。
　　
　　強(qiáng)化
　　
　　就是圓整一下鋒利的刃口。雖然強(qiáng)化不象T型刃帶那們有棱有角抽活，但是強(qiáng)化對用于精加工的先進(jìn)的刀片材料效果很好硫戈。這些強(qiáng)化刀具應(yīng)該用于淺切深、低速進(jìn)給下硕、并保持切削壓力最小丁逝。
　　
　　T型刃帶強(qiáng)化
　　
　　當(dāng)強(qiáng)化用于倒棱的前面與后面相交處時，也能加強(qiáng)T型刃帶梭姓。在應(yīng)用中霜幼，微小的剝落發(fā)生時（就象用陶瓷刀粗車鋼），強(qiáng)化能分散這些點上的壓力驱请，沒有使倒棱變大而加強(qiáng)了刀具刃口庵伙。
　　
　　刀具設(shè)計者除了針對工件確定最適合的刀具刃口外，還必須優(yōu)化刀具的幾何角度和排除切屑能力墓永。通過增加后角來減小切削力和對刀具的壓力哆沽，也降低了切削區(qū)的溫度。要使正前角盡可能地大枣肚，這樣由于較好的剪切作用能減少切削力。寬闊的容屑槽有助于切屑的排除僧少，尤其是對鉆削和螺紋加工丐鸽。
　　
　　另一個使切削力降低的方法是在高速下切削。為了提高效率供撵，寧可在很高的主軸速度下郊男，把大的進(jìn)給量減小，而不用增加進(jìn)給量的方式蔗括。此外孵堪，現(xiàn)在的銑刀比五年前要精確得多，銑床和車床的機(jī)械穩(wěn)定性虽风、剛性也更高了棒口，因而排除了可能的振動。所有這些都有利于脆的辜膝、較硬和耐磨的刀具材料的應(yīng)用无牵。
　　
　　應(yīng)用能抗高溫刀具的另一個有利因素是切屑形成有極高的效率漾肮。例如切削鑄鐵，熱量使切削區(qū)的材料成為可塑體茎毁，這樣就降低了切削區(qū)工件材料的強(qiáng)度克懊。其結(jié)果是比普通粗加工金屬切除率增加三倍。因為進(jìn)給速度很高七蜘，刀具對金屬材料切除得非程犯龋快，以至大量的熱量停留在切屑中橡卤，沒有時間傳到工件和使它變形扮念。盡管切削溫度很高，工件溫升卻很小蒜魄，比起在常規(guī)用量下切削所得到的工件精度也要高扔亥。
　　
　　用低軸向力精加工也能使工件、夾具盯辅、機(jī)床靜變形最小化摹跑。這樣的工序要求利用粗齒銑刀，低進(jìn)給和銑刀高轉(zhuǎn)速趴鹰。由于夾持工件所需夾緊力小胚砰，工裝夾具可以簡單。對于棱形工件有較寬敞的銑刀通道纠沉。
　　

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