四大材料刀具的性能与选择
刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础，刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据，要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料，才能获得良好的切削效果。就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。
高速钢：活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀，钻油孔用钻头等都为高速钢材料。
硬质合金：YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中，特别是活塞粗加工和半精加工工序。
立方氮化硼：立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。同时也应用于活塞立体靠模的加工中。
金刚石：金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。在切削铝合金时，PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍，是目前铝活塞精密加工的理想刀具，已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。
刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。切削加工时，直接担负切削工作的是刀具的切削部分。刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等，在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。
每一品种刀具材料都有其特定的加工范围，只能适用于一定的工件材料和切削速度范围。不同的刀具材料和同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往存在很大的差别，例如：加工铝活塞时，金刚石刀具的寿命是YG类硬质合金刀具寿命的几倍到几十倍；YG类硬质合金刀具加工含硅量高、中、低的铝合金时其寿命也有很大的差别。所以，合理选用刀具是成功进行切削加工的关键。每一种刀具材料都有其最佳的加工对象，即存在切削刀具与加工对象的合理匹配问题。
常用刀具材料分类、特点及应用
刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量和加工成本等，所以正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。
1. 刀具材料应具备的性能
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，即刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。因此，刀具切削部分材料应具备以下基本性能。
1.1 高的硬度和耐磨性
硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大。
耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。组织中硬质点（碳化物、氮化物等）的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越高。但刀具材料的耐磨性实际上不仅取决于它的硬度，而且也和它的化学成分、强度、纤维组织及摩擦区的温度有关。
1.2 足够的强度和韧性
要使刀具在承受很大压力，以及在切削过程中通常要出现的冲击和振动的条件下工作，而不产生崩刃和折断，刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。
1.3 高的耐热性
耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。
1.4 导热性好
刀具材料的导热性越好，切削热越容易从切削区散走，有利于降低切削温度。刀具材料的导热性用热导率表示。热导率大，表示导热性好，切削时产生的热量就容易传散出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损。 1.5 具有良好的工艺性和经济性
既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、热处理性能、焊接性能等要好，且又要资源丰富，价格低廉。
2. 常用刀具材料分类、特点及应用
刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等五大类。常用刀具材料的主要性能及用途见表2-1。
表2-1 常用刀具材料的主要性能
种类 常用牌号 硬度HRC
钛合金加工切削参数表
钛合金加工切削参数表是一份包含了在加工钛合金时各种切削操作所需参数的表格。这些参数包括但不限于切削速度、进给速度、刀具直径和刀具材料等。
以下是一份钛合金加工切削参数表的示例：
序号 切削参数 参数值
1 切削速度（m/min） 30~60
2 进给速度（mm/min） 0.05~0.15
3 刀具直径（mm） 3~15
4 刀具材料 TiAlN涂层硬质合金
在加工钛合金时，合理的切削参数选择对于提高加工效率、保证加工质量和保护刀具至关重要。根据具体的加工条件和要求，可以参考上述表格中的参数进行选择。
需要注意的是，切削速度和进给速度是影响加工效率和加工质量的重要参数。一般来说，切削速度不宜过高，过高的切削速度会导致刀具过热、损伤和烧毁。适宜的切削速度一般在30~60m/min之间。进给速度则应根据加工要求和刀具直径进行选择，进给速度的增加可以提高加工效率，但过快的进给速度会导致刀具磨损加剧。
此外，刀具直径也是需要考虑的因素。较小的刀具直径适用于小切深、高进给的加工条件，而较大的刀具直径则适用于大切深、低进给的加工条件。
最后，刀具材料的选择也至关重要。在加工钛合金时，常用的刀具材料包括硬质合金、陶瓷和金属陶瓷等。不同的刀具材料具有不同的性能特点，可以根据加工要求进行选择。例如，TiAlN涂层硬质合金具有良好的抗粘结性能和耐磨性能，适用于钛合金的加工。
总之，钛合金加工切削参数表是一份重要的参考资料，可以帮助我们了解在加工钛合金时各种切削操作所需参数的选择范围。在实际操作中，需要根据具体的加工条件和要求进行参数调整，以达到最佳的加工效果。
『＿６
第３９卷第１期
１９９７年２月 汽轮机技术
ＴＵＲＢＩＮＥ ＴＢＣＨＮＯＬＯＧＹ ＶｏＬ ３９Ｎｏ．ｉ
Ｆｅｂ１９９７
难加工材料的切削加工 ‘．７
冯彦锋付国华
（哈尔滨汽轮机有限责任公司） 魏庆元
（哈尔滨市医药集田供销总套司）
【摘要】总结了难加工材料的影响因素、瘩掼机理、切削特点、主要技术措施及常见材料的推荐值。
关键调：堕垫三堑丛塑 加工
０前言
随着新型材料的研制和使用，特别是各
种高强度合金钢的使用，使切削加工变得更
为困难，给生产带来诸如效率低、质量差、刀
具损耗严重等问题。如何解决上述问题，有待
于人们进一步深入研究。
１难加工材料的切削特点
难加工材料的切削过程符合金属切削的
般原理和规律，同时也有自己的显著特点，
这些特点的形成主要取决于以下几个方面的
因素。
１．１影响材料加工的主要因素
１．１．１化学成分
化学成分是使金属难以切削的最主要因
素。常用的合金元素中，以硅、锰、铬影响较
大。硅含量的增加在任何情况下都会使切削
性能强烈恶化；锰的含量大于１．５ 时，加工
性能极为不良；铬含量在０．５ 以上时，切削
性能会有明显的下降，井伴有粘刀现象产生。
１．１．２热处理因素
般说来，合金材料经淬火后，切削性能
变得困难。但也有例外，镍基和钛基高温舍金
收稽日期：１９９６一。８—１０ 经淬火后切削性能反而有所改善。淬火钢切
削加工困难的原因是由于高硬度的马丁体的
剪应力大，且切屑与前刀面接触长度短，因而
切削温度高，刀尖应力集中，致使刀具极易磨
损。同时，材料中的高温碳化物（ＴＩＣ）、非金
属夹杂物如氧化铝（ＡＩ：Ｏ ）等硬质点越多，该
材料就必然不好加工。
１．１．３机械、物理力学性能
机械、物理力学性能都不利于切削加工
难加工材料一般抗拉强度较高，高温强度也
比较好，其他如导热性、热膨胀系数等都给切
削加工造成困难。
１．１．４材料毛坯的成型方式
材料毛坯有俦造和锻造两种，一般说铸
