浅谈普通车床常用刀具的种类及应用

刘尧

摘 要 在机械加工中，金属切削机床和刀具是切削加工的根本。而刀具材料的情况直接影响切削加工，直接影响加工效率，直接影响机械制造水平，所以刀具材料的重要性也就尤为凸显。本文介绍了常用刀具的种类，以及刀具在行业中应用的范围。

关键词 机床 常用刀具 刀具材料

中图分类号：TG162.21 文献标识码：A

工欲善其事，必先利其器，为了在车床上做良好的切削，正确地准备和使用刀具是很重要的工作。不同的工作需要不同形状的车刀，切削不同的材料要求不同种类的刀具，车刀和工作物的位置和速度应有一定相对的关系，车刀本身也应具备足够的硬度、强度而且耐磨、耐热。因此，如何选择车刀材料，是重要的考虑因素。下面就车刀材料做以下分析。

1机床常用车刀材料的种类和用途

（1）按材料分：高速钢刀、合金刀、涂层刀具、超硬刀具。

（2）按结构形式分：锻打刀、焊接刀、机夹刀。

（3）按用途分：外圆刀、内圆刀、螺纹刀、切刀、左右偏刀、圆弧刀等。

2高速钢

高速钢又名锋钢或锋钢，又称白钢。意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。

机床其特点是：制造简单；有较高的硬度，耐磨性和耐热性有足够的强度和韧性；有较好的工艺性；能承受较大的冲击力；可制造形状复杂的刀具，如特种车刀、铣刀、钻头、拉刀和齿轮刀具等；但不能用于高速切削。

常用的高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2两种。

高速钢淬火后的硬度为HRC62～66，其红硬温度550℃～600℃，。高速钢有较高的抗弯强度和冲击韧性，可以进行铸造、锻造、焊接、热处理和切削加工，有良好的磨削性能，刃磨质量较高，故多用来制造形状复杂的刀具，如钻头、车刀、铣刀、插齿刀等，亦常用作低速精加工车刀和成形车刀。

3硬质合金

（1）钨钴类硬质合金是由碳化钨和金属钴组成的硬质合金。它的代号是YG。其特点是：韧性好，抗弯强度高，抗压强度，不怕冲击，但是硬度和耐热性较低。适用于加工铸铁、有色金属、非金属等脆性材料。常用牌号有YG3、YG6、YG8等，后面的数字表示含钴量的百分比，含钴量愈高，其承受冲击的性能就愈好。

（2）钨钻钛类硬质合金它的代号是YT，由wc、Tic和co组成。常用牌是YTl5、YT30等。其特点是：硬度为89～93HRA，耐热温度为800℃～1000℃；耐磨性、抗氧化性较高；但抗弯强度、冲击韧度较低。适用于加工碳钢、合金钢等到塑性材料。加入碳化钛可以增加合金的耐磨性，可以提高合金与塑性材料的粘结温度，减少刀具磨损，也可以提高硬度；但韧性差，更脆、承受冲击的性能也较差，一般用来加工塑性材料。常用牌号有YT5、YT15、YT30等，后面数字是碳化钛含量的百分数，碳化钛的含量愈高，红硬性愈好；但钴的含量相应愈低，韧性愈差，愈不耐冲击。

（3）钨钽（铌）钴类硬质合金它的代号是YA，由wc、Tac和co组成。其特点是：保持了YG类硬质合金的抗弯强度和韧性，又提高了机床硬度、耐磨性、耐热性，弥补了YG类硬质合金的不足。适用于加工铸铁、有色金属等脆性材料，也适用于加工碳钢和合金钢。

4涂层刀具材料

涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢（HSS）基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物而获得的。

4.1特点

涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性。多适用于高速钢刀具和硬质台金。

4.2优越性

在韧性较好的刀具基体上进行表面涂层，涂覆具有高硬度、高耐磨性、耐高温材料的薄层，使刀具具有全面、良好的综合性能。未涂层高速钢的硬度仅为62～68HRC，硬质合金的硬度仅为89～93.5HRA；而涂层后的表面硬度可达2000～3000HV以上。

（1）由于表面涂层材料具有很高的硬度和耐磨性，且耐高温。故与未涂层的刀具相比，涂层刀具允许采用较高的切削速度，从而提高了切削加工效率；或能在相同的切削速度下，提高刀具寿命。

（2）由于涂层材料与被加工材料之间的摩擦系数较小，故涂层刀具的切削力小于未涂层刀具。

（3）用涂层刀具加工，零件的已加工表面质量较好。

（4）由于涂层刀具的综合性能良好，故涂层硬质合金刀片有较好的通用性，一种涂层硬质合金牌号的刀片具有较宽的使用范围。

5超硬刀具材料

陶瓷材料是陶瓷是在高压高温下烧结而成。陶瓷车刀是由氧化铝粉未，添加少量元素，再经由高温烧结而成，其硬度、抗热性、切削速度比碳化钨高，但是因为质脆，故不适用于非连续或重车削，只适合高速精削。

陶瓷刀片的适合加工材质：对灰铸铁、球墨铸铁、淬硬钢和某些未淬硬钢、耐热合金则特别适合。可是对这些材料而言，陶瓷刀应用成功，还需要刀刃口的外观及微观质量保证，并需要最佳的切削参数。

立方氮化硼刀的硬度比陶瓷刀高很多，由于硬度高，与金刚石并称为超硬材料，常用来加工硬度高于RC48的材料，它有极好的高温硬度，比硬质合金刀片脆，与陶瓷刀片相比，冲击强度和抗破碎性能有明显提高。

立方氮化硼刀片适合加工材质：灰铸铁、各种耐磨铸铁、铸钢、高速钢、轴承钢、粉末冶金钢、高强度钢、高锰钢、高铬铸铁、白口铸铁、奥氏体铁、硬质合金等等。

6总结

众所周知，决定切削刀具的性能三个要素为基体材料，刀具涂层和几何槽形。目前，刀具的材料决定了刀具的性能，决定了在切削加工中应用范围。在未来，科技的飞速发展必将带来刀具的革新。

参考文献

[1] 黄伟九.刀具材料速查手册[M].机械工业出版社，2011.

[2] 郑文虎.刀具材料和刀具的选用[M].国防工业出版社，2012.