数控车刀材料的选择和应用

1.高速钢

高速钢是一种含钨、钼、铬、钒等合金元素较多的合金工具钢，其碳的质量分数在l%左右。高速钢热处理后硬度一般都可达62～67HRC，耐热温度可达550～600℃，抗弯强度约为3500MPa。高速钢具有高耐磨性和高耐热性等特点，有较好的工艺性能，强度和韧性配合好，且具有较好的热硬性。但高速钢刀具受耐热温度的限制，不能用于高速切削。常见牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2等。目前主要用于制造钻头、铣刀、拉刀、螺纹刀和齿轮刀等复杂形状刀具。

随着人们不断改变高速钢的成分，在普通高速钢中加入了Co、Al、V等合金材料，提高其综合性能，目前市面上主要的高速钢有：高碳高速钢、铝高速钢、钴高速钢、高钒高速钢、粉末冶金高速钢。

2.硬质合金

硬质合金是由高硬度、高熔点的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）、碳化铌（NbC）粉末用钴（Co）黏结后压制、烧结而成。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度高、韧性好、耐热和耐腐蚀等性能。切削速度比高速钢高出4～10倍。由于硬质合金刀具可以大大提高生产率，所以不仅数控车刀、刨刀、面铣刀等采用了硬质合金，而且相当数量的钻头、铰刀、其他铣刀也采用了硬质合金。目前已延伸至复杂的拉刀、螺纹刀和齿轮刀的制造应用中。我国目前常用的硬质合金有三类。

（1）钨钴类（YG）硬质合金

钨钴类硬质合金由WC和Co组成，代号为YG，主要用于加工铸铁、有色金属等脆性材料和非金属材料。

常用的牌号有YG3、YG6和YG8。数字表示含Co的百分比，其余为含WC的百分比。硬质合金中Co起黏结的作用，含Co越多的硬质合金韧性越好，所以YG8适于粗加工和断续切削，YG6适于半精加工，YG3适于精加工和连续切削。

（2）钨钛钴类（YT）硬质合金

钨钛钴类硬质合金由WC、TiC和Co组成，代号为YT。TiC与WC相比其硬度、耐磨性、耐热性要好，但是比较脆，不耐冲击和振动。YT类硬质合金适于加工钢料，原因是切削钢件时塑性变形大，切屑与刀具摩擦很剧烈，切削温度很高，但切屑呈带状，切削较平稳，基本无冲击。

钨钛钴类硬质合金常用的牌号有YT30、YT15和YT5。数字表示含TiC的百分比。其中YT30适于对钢料的精加工和连续切削，YT15适于半精加工，YT5适于粗加工和断续切削。(www.xing528.com)

（3）钨钛钽铌类（YW）硬质合金

钨钛钽铌类硬质合金是在钨钛钴类硬质合金中加入少量稀有金属化合物（TaC或NbC）而组成，代号为YW。其抗弯强度、疲劳强度、耐热性、耐磨性、抗氧化性等性能指标均得到了提高。该类硬质合金具有钨钴类硬质合金和钨钛钴类硬质合金的优点，所以钨钛钽铌类硬质合金既可加工钢，又可加工铸铁和有色金属，称为通用硬质合金。常用牌号有YWl和YW2，前者用于半精加工和精加工，后者用于粗加工和半精加工。

3.陶瓷材料

常用陶瓷刀具材料是以Al₂O₃或Si₃N₄为基体材料在高温下烧结而成。陶瓷材料的硬度、耐磨性、耐热性和化学稳定性均优于硬质合金，但比硬质合金更脆，目前主要用于精加工。

目前市面上的陶瓷刀具材料有氧化铝陶瓷、金属陶瓷、氮化硅陶瓷和复合陶瓷四种。金属陶瓷、氮化硅陶瓷和复合陶瓷的抗弯强度和冲击韧度已接近硬质合金，可用于半精加工以及加切削液的粗加工。

4.立方氮化硼（CBN）

立方氮化硼（CBN）是在高温高压下，由六方晶体氮化硼（又称白石墨）转化为立方晶体而成。立方氮化硼的硬度可达7300～9000HV，仅次于金刚石的硬度和耐磨性，但其强度低、焊接性差。

立方氮化硼刀具既能用于淬火钢和冷硬铸铁的粗车和精车，也能用于高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速加工，在数控机床切削加工中非常适用。

5.金刚石

金刚石分为人造和天然两种，通常情况下切削刀具的材料选用人造金刚石制成。其硬度可达10000HV左右，是硬质合金的8～10倍，耐磨性是硬质合金的80～110倍，但韧性很差，不适宜加工黑色金属材料，主要用于有色金属、硬质合金、石墨、陶瓷等材料的高速精细车削和镗削。