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加工中心刀具材料具备的基本性能
日期：2009年12月17 来源：沈阳第一机床厂 关键字：加工中心
刀具材料是指刀具切削部分的材料。金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，承受着很大的切削压力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度，这也就是说刀具切削部分是在高温、机床高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。
(一)刀具材料具备的基本性能
(1)高硬度。加工中心刀具材料的硬度必须高于被加工工件材料的硬度，否则在高温高压下就不能保持刀具锋利的几何形状，这是刀具材料应具备的最基本的性能。高速钢的硬度为63—70HRC，硬质合金的硬度为89—93HRA。
HRC和HRA都属于洛氏硬度，HRA硬度一般用于高值范围(大于70)。HRC硬度值的有效范围是20-70。60—65HRC的硬度相当于81—83．6HRA和维氏硬度687-830HV。
(2)足够的强度和韧性。刀具切削部分的材料在切削时要承受很大的切削力和冲击力。机床例如，车削45钢时，当背吃刀量。。二4mm，进给量为／二0．5mm／r时，刀片要承受约4000N的切削力，因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性。一般用刀具材料的抗弯强度口。(单位为Pa)表示它的强度大小，用冲击韧度口。(单位为J／m：)表示其韧性的大小，抗弯强度反映刀具材料抗脆性断裂和抗崩刃的能力。
(3)高的耐磨性和耐热性。加工中心刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料的耐磨性还和金相组织有关，金相组织中碳化物越多，颗粒越细，分布越均匀，其耐磨性也就越高。
刀具材料的耐磨性和耐热性也有着密切的关系。耐热性通常用它在高温下保持较高硬度的性能来衡量，即高温硬度，或叫“红硬性”。高温硬度越高，表示耐热性越好，刀具材料在高温时抗塑变的能力机床和耐磨损的能力也就越强。耐热性差的刀具材料，由于高温下硬度显著下降而会很快磨损乃至发生塑性变形，丧失其切削能力。
(4)良好的导热性。刀具材料的导热性用热导率(单位为W／m•K)来表示。热导率大，表示导热性好，切削时产生的热量就容易传导出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损。导热性好的刀具材料，其耐热冲击和抗热龟裂的性能也都能增强，这种性能对采用脆性加工中心刀具材料进行断续切削，特别是在加工导热性能差的工件时显得非常重要。
(5)良好的工艺性。为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻压、焊接、机床切削加工、热处理和可磨性等。
(6)较好的经济性。经济性是评价新型刀具材料的重要指标之一，也是正确选用刀具材料、降低产品成本的主要依据之一。刀具材料的选用应结合我国加工中心资源状况，以降低刀具的制造成本。
(7)抗粘结性和化学稳定性。刀具的抗粘结性是指工件与刀具材料分子间在高温高压作用下，抵抗互相吸附而产生粘结的能力。刀具的化学稳定性指刀具材料在高温下，不易与周围介质发生化学反应的能力。刀具材料应具备较高的抗粘结性和化学稳定性。
在金属切削领域中，金属切削机床的发展和刀具材料的开发是相辅相成的关系。机床刀具材料的发展在一定程度上推动着金属切削加工技术的进步。刀具材料从碳素工具钢到今天的硬质合金和超硬材料(陶瓷、立方氮化硼、聚晶金刚石等)的出现，都是随着机床主轴转速的提高、加工中心功率的增大、主轴精度的提高、机床刚性的增加而逐步发展的。同时，由于新的工程材料不断出现，也对切削刀具材料的发展起到了促进作用。
金属切削工艺中应用的刀具材料主要是：高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚晶金刚石刀具。机床在数控机床上普遍应用的是高速钢刀具、硬质合金刀具和涂层硬质合金刀具。
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