根據(jù)加工類型和工件材料選擇使用刀具的材料，讓刀具材料與工件材料相匹配，這是整個(gè)機(jī)械加工行業(yè)公認(rèn)的常識。但是，到底這所謂的匹配要滿足多少條件，恐怕就不是所有人都了解的了。下面，我們就來介紹一下，刀具材料與工件材料如何在力學(xué)性能、物理性能以及化學(xué)性能上實(shí)現(xiàn)匹配。

 
刀具材料與工件的力學(xué)性能匹配
 
力學(xué)性能主要設(shè)計(jì)的是刀具和工件的強(qiáng)度、韌性及硬度等參數(shù)。各種刀具材料按照抗彎強(qiáng)度由強(qiáng)到弱的順序排列，依次為高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具、金剛石和立方氮化硼刀具；按照韌性從高到低順序排列，依次為高速鋼、硬質(zhì)合金、立方氮化硼、金剛石和陶瓷刀具；按照硬度由高到低順序排列，依次為金剛石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、硬質(zhì)合金和高速鋼。
 
力學(xué)性能存在差異，所以刀具才能適應(yīng)各種不同工件材料的加工需求。刀具的硬度必須要高于它加工的工件硬度，因此高硬度的工件材料，必須用更高硬度的刀具才能進(jìn)行加工。通常，刀具材料的硬度越高，其耐磨性也就越好，但是強(qiáng)度和韌性會受到影響。高硬度高耐磨性的刀具一般被安排用于粗加工，而硬度稍低的則一般被用于精加工。
 
另外，具有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能的刀具是高速切削的絕佳之選，比如陶瓷刀具就具有上述優(yōu)點(diǎn)，能夠以很高的速度進(jìn)行切削。其允許的切削速度可以比硬質(zhì)合金刀具高2到10倍。
 


 
這里所說的物理性能主要是指材料的導(dǎo)熱性、熔點(diǎn)以及熱膨脹率等參數(shù)。刀具的導(dǎo)熱性應(yīng)該跟工件形成互補(bǔ)，當(dāng)加工導(dǎo)熱性不好的工件時(shí)，一定要使用強(qiáng)導(dǎo)熱性的刀具，這樣才能將切削熱及時(shí)地導(dǎo)出，維持刀具和工件的尺寸精度。
 
各種刀具材料按照耐熱性由高到低的順序排列，依次為立方氮化硼、陶瓷、碳化鈦基硬質(zhì)合金、WC基超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、金剛石和HSS；按照導(dǎo)熱性由高到低的順序排列，依次為PCD、立方氮化硼、WC基硬質(zhì)合金、碳化鈦基硬質(zhì)合金、HSS、Si3N4基陶瓷和A1203基陶瓷；按照熱脹系數(shù)由大到小的順序排列，依次為HSS、WC基硬質(zhì)合金、碳化鈦基硬質(zhì)合金、A1203基陶瓷、PCBN、Si3N4基陶瓷和PCD；按照抗熱震性由強(qiáng)到弱的順序排列，依次為HSS、WC基硬質(zhì)合金、Si3N4基陶瓷、立方氮化硼、PCD、碳化鈦基硬質(zhì)合金和A1203基陶瓷。
 
刀具材料與工件的化學(xué)性能匹配
 
化學(xué)性能包括刀具與工件是否具有化學(xué)親和性，能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以及擴(kuò)散和溶解等現(xiàn)象。如果發(fā)生了這些現(xiàn)象，說明刀具與材料不匹配。
 
各種刀具材料按照與鋼的抗粘接溫度由高到低的順序排列，依次為立方氮化硼、陶瓷、硬質(zhì)合金和HSS；按照抗氧化溫度由高到低的順序排列，依次為陶瓷、立方氮化硼、硬質(zhì)合金、金剛石和HSS；按照對鋼鐵的擴(kuò)散強(qiáng)度由大到小的順序排列，依次為金剛石、Si3N4基陶瓷、立方氮化硼和A1203基陶瓷；按照對鈦擴(kuò)散強(qiáng)度由大到小的順序排列，依次為A1203基陶瓷、立方氮化硼、SiC、Si3N4和金剛石。