刀具的發(fā)展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28～前20世紀，就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國后期(公元前三世紀)，由于掌握了滲碳技術(shù)，制成了銅質(zhì)刀具。當時的鉆頭和鋸，與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。

而刀具的快速發(fā)展是在18世紀后期，伴隨蒸汽機等機器的發(fā)展而來的。

1783年，法國的勒內(nèi)首先制出銑刀。1923年，德國的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。到采用硬質(zhì)合金時，效率又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。

由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價格比較昂貴，1938年，德國德古薩公司取得關(guān)于陶瓷刀具的專利。1972年，美國通用電氣公司生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學(xué)氣相沉積法，生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)合金刀片的專利。1972年，美國的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法，在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質(zhì)層。表面涂層方法把基體材料的高強度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結(jié)合起來，從而使這種復(fù)合材料具有更好的切削性能。

由于在高溫、高壓、高速下，和在腐蝕性流體介質(zhì)中工作的零件，其應(yīng)用的難加工材料越來越多，切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。在選擇刀具的角度時，需要考慮多種因素的影響，如工件材料、刀具材料、加工性質(zhì)(粗、精加工)等，必須根據(jù)具體情況合理選擇。

常見的刀具材料：高速鋼，硬質(zhì)合金（含金屬陶瓷），陶瓷，cbn（立方氮化硼），pcd(聚晶金剛石)，因其硬度一個比一個硬，所以一般而言，切削速度也一個比一個高。

刀具材料性能解析

高速鋼：

可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。

普通高速鋼，如w18cr4v廣泛用于制造各種復(fù)雜刀具。其切削速度一般不太高，切削普通鋼料時為40-60m/min。

高性能高速鋼，如w12cr4v4mo是在普通高速鋼中再增加一些含碳量、含釩量及添加鈷、鋁等元素冶煉而成的。它的耐用度為普通高速鋼的1.5-3倍。

硬質(zhì)合金：

按gb2075—87(參照采用190標準)可分為p、m、k三類，p類硬質(zhì)合金主要用于加工長切屑的黑色金屬，用藍色作標志；m類主要用于加工黑色金屬和有色金屬，用黃色作標志，又稱通用硬質(zhì)合金，k類主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料，用紅色作標志。

p、m、k后面的阿拉伯數(shù)字表示其性能和加工時承受載荷的情況或加工條件，數(shù)字愈小，硬度愈高，韌性愈差。

陶瓷：

陶瓷材料的耐磨性好，可加工傳統(tǒng)刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料。此外陶瓷刀具可可免除退火加工所消耗的電力，并因此也可提高工件的硬度，延長機器設(shè)備的使用壽命。

陶瓷刀片切削時與金屬摩擦力小，切削不易粘接在刀片上，不易產(chǎn)生積屑瘤，加上可以進行高速切削。所以在條件相同時，工件表面粗糙度比較低。刀具耐用度比傳統(tǒng)刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數(shù)；耐高溫，紅硬性好?？稍?200℃下連續(xù)切削.所以陶瓷刀片的切削速度可以比硬質(zhì)合金高很多。可進行高速切削或?qū)崿F(xiàn)"以車、銑代磨"，切削效率比傳統(tǒng)刀具高3-10倍，達到節(jié)約工時、電力、機床數(shù)30-70%或更高的效果

cbn：

這是目前已知的第二高硬度的物質(zhì)，cbn復(fù)合片的硬度一般為hv3000～5000，具有很高的熱穩(wěn)定性和高溫硬度，并且有很高的抗氧化能力，在1000℃時也不產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，與鐵系材料在1200～1300℃時也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，具有良好的導(dǎo)熱性和較低的摩擦系數(shù)

聚晶金剛石pcd：

金剛石刀具有硬度高、抗壓強度高、導(dǎo)熱性及耐磨性好等特性，可在高速切削中獲得很高的加工精度和加工效率。由于pcd的結(jié)構(gòu)是取向不一的細晶粒金剛石燒結(jié)體，雖然加入了結(jié)合劑，其硬度及耐磨性仍低于單晶金剛石。與有色金屬和非金屬材料間的親和力很小，在加工過程中切屑不易粘結(jié)在刀尖上形成積屑瘤

總 結(jié)

材料各自的應(yīng)用范圍：

高速鋼：主要用在成型刀具和形狀復(fù)雜等一些需要高韌性的場合；

硬質(zhì)合金：應(yīng)用范圍最廣，基本上都能干；

陶瓷：主要用在硬零件車削和鑄鐵類零件的粗加工和高速加工；

cbn：主要用在硬零件車削和鑄鐵類零件的高速加工（一般而言，比陶瓷的耐磨性，抗沖擊韌性和抗斷裂性能強效率要高一點）；

pcd：主要用在有色金屬和非金屬材料的高效率切削。

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