國內高速切削刀具材料與國外差距較大,目前在進口的和國內生產的高速機床上使用的刀具主要依靠進口,所以國內高速切削刀具材料面臨嚴峻的挑戰。
目前國內最常用的通用刀具主要是高速鋼(W18Cr4V),多由較小廠家生產,高性能高速鋼如鋁高速鋼、鈷高速鋼品質較差,也很少用。粉末冶金高速鋼刀具仍在研究,切削速度一般在25~40m/min。車、銑、鏜和端普遍應用硬質合金,但焊接刀居多,主要是普通硬質合金(TG、YT)。可轉位刀片雖然有WC加TaC、NbC或Hf-Nb,以及超細硬質合金的產品,但應用仍不普遍,切削速度在100~200m/min。硬質合金如深孔鉆、螺紋刀具等近年也有產品,但應用較少,加工效率普遍偏低。
我們幾十年來把切削學和刀具材料學緊密結合在一起,經過深入研究,已建立了基于切削可靠性,融合陶瓷刀具切削理論與刀具材料研究開發于一體的陶瓷刀具研究新體系。現在可以以切削可靠性為優化目標,通過優化設計,獲得優異性能的陶瓷刀具材料,并正在邁向陶瓷刀具材料的計算機輔助設計和熱壓工藝過程仿真相結合的國際前沿陣地,突破了“炒菜式”的研究開發傳統模式,加速了陶瓷刀具研究開發的進程。基于這種理論,我們已開發成功6個品種12個牌號的Al2O3基陶瓷刀具材料,先后投放市場,其中包括鋁鈦(LT)、晶須(JX)、硼鈦(LP)、添加特殊粉末與稀土LD系列、梯度功能(FG)和陶瓷-硬質合金復合片(FH)系列。FG和FH系列的力學性能和抗磨損與抗破損性能有顯著提高,延長了刀具壽命。在6個品種中的晶須與顆粒協同增韌的JX-2,LP-2,梯度功能FG,陶瓷-硬質合金復合片(FH)和添加特殊粉末的LD-1不僅填補了國內空白,國外也未見報導。國內的陶瓷刀具產品的力學性能和切削性能與國外相當,力博刀具[www.cywoaiyou.com],有的還好一些。國內陶瓷刀具可在300~1000m/min的高速下車削或銑削鋼、合金鋼、鑄鐵和合金鑄鐵等,在這些Al2O3基品種中,SG-4、FG-2和FH-2三種是目前國內外高速加工淬硬鋼(55~65HRC)的理想刀具材料。國內研制的氮化硅基陶瓷刀片性能優異,在加工鑄鐵方面顯出了優越性。Sialon陶瓷刀具也有產品。陶瓷刀具存在的主要差距是高精度陶瓷刀片精度和外觀質量還欠佳,有的品種還沒有,推廣應用也遠不如發達國家普遍。