1、目前各類切削刀具材料應用的構成比,據有關統計資料,今天大部分切屑是用塗層或末塗層硬質合金刀具切除的;即高速鋼刀具大約佔全部刀具費用的65%,所切除的切屑僅佔總切屑量的28%。而塗層或末塗層硬質合金刀具大約佔全部刀具費用的33%,所切除的切屑卻佔總切屑量的68%。而超硬刀具(立方氮化硼、金剛石)所佔全部刀具使用面比例則很少,僅佔1-3%,今後隨著高速加工的發展趨勢,硬切削、幹切削的增加,這個比例將會大幅度提高。下面重點介紹的適用於高速切削的刀具材料主要有塗層刀具、金屬陶瓷(TiCN基硬質合金)刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)和聚晶金剛石(PCD)超硬刀具等。
2、塗層刀具材料:有物理塗層(PVD)和化學塗層(CVD)兩種,就是在刀具基體上塗覆金屬化合物薄膜,以獲得遠高於基體的表面硬度和優良的切削性能。可在高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、金剛石等材料上單塗層或多塗層,也可以由幾種材料複合塗層。塗層厚度為7-10μm,一般1-3層,德國瓦特公司塗200層。塗層材料主要有氮化鈦(TiN)、碳氮化鈦(TiCN)氮化鋁鈦(TiAIN),碳氮化鋁鈦(TiAICN)等,其中TiAIN在高速切削中性能優異,其最高工作溫度可達800OC。
近年來相繼開發的一些新型PVD硬塗層材料,如CBN、氮化碳(CNx)、Al2 O 3氮化物(TiN/NbN、TiN/VN)等,在高溫下具有良好的熱穩定性,十分適合於高速切削。金剛石塗層刀具主要適用於加工有色金屬。此外,最新開發的納米塗層刀具材料,在高速切削中也具有廣闊的應用前景,如日本住友公司已開發出納米TiN/AIN複合塗層銑刀片,塗層共達2000層,每層塗層厚度為2.5μm。通常塗層刀具的壽命可比未塗層刀具提高2-5倍。
3、金屬陶瓷刀具材料;金屬陶瓷具有較高的室溫硬度,高溫硬度及良好的耐磨性。金屬陶瓷材料主要包括高耐磨性TiC基硬質合金(TiC+Ni或Mo),高韌性TiC基硬質合金(Tic+TaC+WC),強韌TiN基硬質合金(TiCN+NbC)等。金屬陶瓷刀具可在300-500米/分的切削速度範圍內高速精車鋼和鑄鐵。其加工表面粗糙度低切削效率和刀具耐用度高。有資料表明;金屬陶瓷刀具可以刃磨出大前角(γ0=20°-25°)的銀白屑車刀銑刀,說明它的韌性和強度比陶瓷材料有很大的提高。