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刀具培训资料

我国硬质合金分类

我国常用硬质合金有三类：

钨钴类（WC-Co）硬质合金，代号YG。这类硬质合金硬质相为W，粘结相Co，相当于ISO标准的K类。其韧性、耐磨性能和导热性好。主要用于加工脆性材料（如铸铁）有色金属及非金属材料。常用牌号有YG3、YG6、YG6X和YG8。

钨钛钴类（WC-TIC-Co）硬质合金，代号为YT。硬质相WC、TIC，粘结相Co，相当ISO标准的P类。在合金中加入（Tic）提高硬度耐磨性、不耐冲击、不适合加工脆性材料，适合高速切削一般钢材。常用牌号有YT5、YT14、YT15和YT30。

钨钛钽（铌）钴类[WC-Tic-Tac（Nbc）-Co]硬质合金，代号为YW。相当于ISO标准的M类。合金中加入适量的碳化钽（Tac）或碳化铌（Nbc），稀有难熔金属碳化物、提高合金高温硬度、强度、耐磨性，但价格贵，适合加工难切削材料。适合加工耐热钢、高锰钢，不锈钢等难加工材料。

另外还有Tic基硬质合金、代号为YN，这是一种以Tic为主要硬质相。以镍（Ni）和钼（Mo）为粘结相的硬质合金；还有钢结构硬质合金、代号为YE，这种硬质合金的硬质相仍为Wc或Tic，但粘结相为高速钢。

涂层硬质合金刀具

对刀具材料的要求是即要硬度高、耐磨性好、又要韧性好、耐冲击。但这两种性质往往互相矛盾、提高了硬度（耐磨性）、韧性就降低、提高韧性、耐磨性就会降低。然而涂层刀具却解决这一问题。在韧性很好的硬质合金基体上涂一层（或几层）很薄、很硬、很耐磨的材料、使刀片外面很硬、耐磨，而内部却又很韧、耐冲击，从而使刀具寿命成倍提高。

涂层硬质合金刀片的优点

1、 适用范围广、用很少的几种涂层刀片就能适应广泛的加工范围，可代替很多种硬质合金刀片。如：瑞典山特维克公司牌号为GC415涂层硬质合金刀片。GC415相当P05-P30，K05-K20和M10-M25硬质合金刀片，简化管理，减少库存。

2、 它即能加工各种钢件、又能加工铸铁、特别是不锈钢材；还适合精加工和一般的粗加

工。

3、 涂层硬质合金刀片的寿命比不涂层硬质合金刀片寿命高3-7倍，效率高1-2倍。 缺点：不适合微量精加工切削、表面有夹砂、冲击大的断续切削、不适合加工有色金属及其合金。 涂层材料

涂层材料一般为Tic、TiN、Al2O3、TiC等。最初是单层涂层，现在是多层涂层（2-5层），还有更多涂层。总的涂层厚度2-12μm之间。超过12μm脆性将起主要作用，涂层易碎裂和基体脱离。

多层涂层的底层多数涂TiC。TiC有很好的附着性和耐磨性、与基体结合牢固。把硬质合金基体与上面一层涂层粘结在一起的粘结剂。Tic硬度很高、有很高的耐磨损性能。

多层涂层的最外层、很多采用TiN涂层，TiN的摩擦系数很小，化学稳定性好，高的抗月牙磨损性。它起到使刀片表面光滑作用，减少切削热和切削力，使切削流畅、好似在刀片表面涂一层润滑剂。

多层涂层的中间层和有些双层涂层表层都Al2O3。这种材料在高温下热稳定性好，高温硬度高，耐磨性、化学稳定性和抗氧能力很好。它的导热系统很低，隔热作用好，不使热传到下层金属层上。由切屑将热带走，使基体在切削过程中保持较冷状态。就可采用更高的切削速度。

瑞典山特维克公司涂层刀片GC3015 肯纳（美国）曼特公司涂层刀片KC910 万耐持公司涂层刀片V01

瑞典山特维克公司涂层刀片GC415 肯纳（美国）曼特公司涂层刀片KC950 万耐持公司涂层刀片SV3

这些刀片的一个共同特点都是可以用于较高的切削速度。 金属陶瓷

金属陶瓷是金属与陶瓷的复合材料。它是以TiC-TiN为基体，以Ni为粘结剂加入少量其它材料，其性质介于硬质合金和陶瓷之间。

金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金、低于陶瓷。 特点： 1、硬度高、红硬性好、耐磨性好；

2、磨擦系数小，减少切削热产生；

3、有良好的抗氧化能力，减少产生月牙洼和积屑瘤； 4、耐用度高，加工表面粗糙度低，能控制较严的公差范围内。 短点：1、脆性大；2、不能承受冲击；3、不适合断续切削。 比陶瓷好的突出优点可在刀片上压出断屑槽，控制切屑流动。

金属陶瓷用于精加工和半精加工硬度低于HRC45的金属材料。如：铸铁、可锻铸

铁、球墨铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、耐高温合金、铝和部分铝合金。

金属陶瓷不适合加工淬硬的金属材料和有色金属。如含硅很高的铝合金。加工这些有色金属时，刀具和工件的亲合力能使其产生积屑瘤，使刀具碎裂。

为了提高金属陶瓷刀具刃口强度，刃口应经钝化园角处理，刃口圆角半径0.03-0.13mm

都是双层涂层（TiC-Al2O3）是三层涂层（TiC-Al2O3-TiN）或刃口磨出负倒棱。负倒棱的角度只有15°，一般20°至30°，负倒角的宽度约为走刀量（进给量）三分之一。

金属陶瓷刀片的价格只稍高于硬质合金刀片。 立方氮化硼（CBN）

立方氮化硼刀片是在高温高压下，使聚晶立方氮化硼和硬质合金基体成形成一体的园刀片。上面一层为厚0.5mm的聚晶立方氮化硼，下面一层为硬质合金基体。刀片总厚度有3.2mm和4.8mm两种。这种复合刀片具有CBN的硬度，又具有硬质合金的韧性。根据需要形状和尺寸，园刀片可以切成45°，60°，90°的扇形或半园形小刀片，焊在硬质合金或刀杆上用，也可以直接使用整体的复合CBN刀片作可转位刀片用。

加工淬硬钢和铸铁时，耐磨性和刀具寿命比硬质合金刀片高30～50倍，比陶瓷刀片高10～20倍。

CBN刀片优点

1、 硬度和耐磨性（仅次于金刚石）。

2、 热稳定性好，在1730℃情况下，能保持其硬度，速度为硬质合金的4－6倍。 3、 化学稳定性好（比聚晶金刚石刀具好得多），加工黑色金属在1200℃时也不起化学作

用。

4、 导热性好，摩擦系数低，不易产生积屑瘤，工件表面质量好。

CBN刀具适合加工硬的钢（HRC40－70）、铁、球墨铸铁（黑色金属）。 CBN刀具不适合加工HRC35以下的较软材料。 使用CBN刀具应注意下列几点：

1、 CBN加工对象HRC45以上淬火钢、铁、球墨铸铁等黑色金属或HRC35以上耐热合

金和HRC35以下难加工的软铸铁。

2、 使用CBN刀具的机床必须刚性好，有足够的功率。 3、 安装CBN刀具，伸出的长度要尽量短，防止刀杆振动。 4、 CBN刀具的刀刃必须磨出倒棱或小园角。

5、 使用CBN刀具尽可能采用负前角和小于75°的主偏角。 6、 可以不用冷却液，要用就要充分。

7、 加工超耐热合金时、工件切入一端必须先倒角。

8、 确定刀具寿命的标志、必须在磨钝之前及时重磨（可刃磨两次）更换、不能等磨钝再换，这样易打刀。

9、 确定切削速度和进给量要综合考虑生产效率、刀具寿命和成本影响。 10、 切削时产生振动马上停止，及时换刀或装夹。 金刚石

金刚石是碳的许多异形体中的一种，是自然界中最硬的材料。有天然和人造金刚石两种，天然属单晶金刚石，人造金刚石可分单晶金刚石、聚晶金刚石（包括聚晶金刚石复合片）和CVD（气相沉积）金刚石。

聚晶金刚石PCD它是由一层细颗粒的人造金刚石和催化剂及溶剂经高温、高压和硬质合金基体结合成整体圆刀片。刀片的厚度为1.5和3.2mm两种（聚晶金刚石层的厚度为0.5mm）。（根据需要如象CBN刀片一样切割各种形状）

聚晶金刚石复合刀片的硬度低于天然金刚石，聚晶金刚石中的金刚石细颗粒无规则排列、无方向性、在各个方面的硬度和耐磨性均一致。这种复合刀片有硬质合金基体做支撑，抗冲击抗震性优于天然金刚石、价格比天然金刚石便宜，因而在汽车工业中广泛使用聚晶

金刚石复合刀片。

金刚石刀具特点：

1、 金刚石刀具有极高的硬度和耐磨性，硬度可达10000HV，比硬质合金高3-4倍，耐磨

性和寿命高100倍。

2、 有低摩擦系数，一般约在0.1-0.3之间，不易产生积屑瘤，表面质量好。

3、 热膨胀系数低，比硬质合金小几倍，约为高速钢的1／10。热变形小，非常适合精加

工的超精加工。

4、 有很高的导热性，导热率约为硬质合金的1.5-9倍，切削热容易散出，降低切削温度，

刀具寿命提高。

PCD刀具适用范围：

1、 特别适用加工高硅铝合金。 2、 适合加工有色金属和非金属材料。

3、 PCD刀具不适合加工钢铁类材料，因钢铁中的碳在温度超过750℃时，金刚石中的碳

和工件材料中的铁发生化学反应，形成碳化物，使金刚石刀具很快磨损。 4、 PCD刀具的刃口必须锋利，决不可倒棱或磨小圆角。

金刚石复合刀片。

金刚石刀具特点：

1、 金刚石刀具有极高的硬度和耐磨性，硬度可达10000HV，比硬质合金高3-4倍，耐磨

性和寿命高100倍。

2、 有低摩擦系数，一般约在0.1-0.3之间，不易产生积屑瘤，表面质量好。

3、 热膨胀系数低，比硬质合金小几倍，约为高速钢的1／10。热变形小，非常适合精加

工的超精加工。

4、 有很高的导热性，导热率约为硬质合金的1.5-9倍，切削热容易散出，降低切削温度，

刀具寿命提高。

PCD刀具适用范围：

1、 特别适用加工高硅铝合金。 2、 适合加工有色金属和非金属材料。

3、 PCD刀具不适合加工钢铁类材料，因钢铁中的碳在温度超过750℃时，金刚石中的碳

和工件材料中的铁发生化学反应，形成碳化物，使金刚石刀具很快磨损。 4、 PCD刀具的刃口必须锋利，决不可倒棱或磨小圆角。

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