一、前言
20多年前，高速切削主要用於航空航天工業的鋁合金加工，隨著新型刀具材料的不斷湧現，人們開始從事普通鋼、鑄鐵、高強度鋼、高溫合金、鈦合金及複合材料等的高速切削研究工作，並不斷取得新的成果。
我國儘管還沒有自製的高速切削生產設備，但已有一部分企業進口了相當數量的高速切削加工設備，而大部分用戶都面臨缺乏高速切削資料的問題。本文就文獻中分散、零星的刀具材料選用作一詳細的總結，按被加工材料進行分類闡述，以滿足不同用戶的需要。
二、高速切削加工刀具材料選用
鋁合金
易切削鋁合金
該材料在航空航天工業應用較多，適用的刀具有K10、K20、PCD，切削速度在2000～4000m/min，進給量在3～12m/min，刀具前角為12°～18°，后角為10°～18°，刃傾角可達25°。
鑄鋁合金
鑄鋁合金根據其Si含量的不同，選用的刀具也不同，對Si含量小於12%的鑄鋁合金可採用K10、Si3N4刀具，當Si含量大於12%時，可採用PKD(人造金剛石)、PCD(聚晶金剛石)及CVD金剛石塗層刀具。對於Si含量達16%～18%的過硅鋁合金，最好採用PCD或CVD金剛石塗層刀具，其切削速度可在1100m/min，進給量為0.125mm/r。
鑄鐵
對鑄件，切削速度大於350m/min時，稱為高速加工，切削速度對刀具的選用有較大影響。當切削速度低於750m/min時，可選用塗層硬質合金、金屬陶瓷；切削速度在510～2000m/min時，可選用Si3N4陶瓷刀具；切削速度在2000～4500m/min時，可使用CBN刀具。
鑄件的金相組織對高速切削刀具的選用有一定影響，加工以珠光體為主的鑄件在切削速度大於500m/min時，可使用CBN或Si3N4，當以鐵素體為主時，由於擴散磨損的原因，使刀具磨損嚴重，不宜使用CBN，而應採用陶瓷刀具。如粘結相為金屬Co，晶粒尺寸平均為3μm，CBN含量大於90%～95%的BZN6000在V=700m/min時，宜加工高鐵素體含量的灰鑄鐵。粘結相為陶瓷(AlN＋AlB2)、晶粒尺寸平均為10μm、CBN含量為90%～95%的Amborite刀片，在加工高珠光體含量的灰鑄鐵時，在切削速度小於1100m/min時，隨切削速度的增加，刀具壽命也增加。
普通鋼
切削速度對鋼的表面質量有較大的影響，根據德國Darmstadt大學PTW所的研究，其最佳切削速度為500～800m/min。
目前，塗層硬質合金、金屬陶瓷、非金屬陶瓷、CBN刀具均可作為高速切削鋼件的刀具材料。其中塗層硬質合金可用切削液。用PVD塗層方法生產的TiN塗層刀具其耐磨性能比用CVD塗層法生產的塗層刀具要好，因為前者可很好地保持刃口形狀，使加工零件獲得較高的精度和表面質量。
金屬陶瓷刀具占日本刀具市場的30%，以TiC-Ni-Mo為基體的金屬陶瓷化學穩定性好，但抗彎強度及導熱性差，適於切削速度在400～800m/min的小進給量、小切深的精加工；Carboly公司用TiCN作為基體、結合劑中少鉬多鎢的金屬陶瓷將強度和耐磨兩者結合起來，Kyocera公司用TiN來增加金屬陶瓷的韌性，其加工鋼或鑄鐵的切深可達2～3mm。CBN可用於銑削含有微量或不含鐵素體組織的軸承鋼或淬硬鋼。
高硬度鋼
高硬度鋼(HRC40～70)的高速切削刀具可用金屬陶瓷、陶瓷、TiC塗層硬質合金、PCBN等。
金屬陶瓷可用基本成分為TiC添加TiN的金屬陶瓷，其硬度和斷裂韌性與硬質合金大致相當，而導熱係數不到硬質合金的1/10，並具有優異的耐氧化性、抗粘結性和耐磨性。另外其高溫下機械性能好，與鋼的親和力小，適合於中高速(在200m/min左右)的模具鋼SKD加工。金屬陶瓷尤其適合於切槽加工。
採用陶瓷刀具可切削硬度達HRC63的工件材料，如進行工件淬火后再切削，實現「以切代磨」。切削淬火硬度達HRC48～58的45鋼時，切削速度可取150～180m/min，進給量在0.3～0.4min/r，切深可取2～4mm。粒度在1μm，TiC含量在20%～30%的Al2O3-TiC陶瓷刀具，在切削速度為100m/min左右時，可用於加工具有較高抗剝落性能的高硬度鋼。
當切削速度高於1000m/min時，PCBN是最佳刀具材料，CBN含量大於90%的PCBN刀具適合加工淬硬工具鋼(如HRC55的H13工具鋼)。
高溫鎳基合金
Inconel 718鎳基合金是典型的難加工材料，具有較高的高溫強度、動態剪切強度，熱擴散係數較小，切削時易產生加工硬化，這將導致刀具切削區溫度高、磨損速度加快。高速切削該合金時，主要使用陶瓷和CBN刀具。
碳化硅晶須增強氧化鋁陶瓷在100～300m/min時可獲得較長的刀具壽命，切削速度高於500m/min時，添加TiC氧化鋁陶瓷刀具磨損較小，而在100～300m/min時其缺口磨損較大。氮化硅陶瓷(Si3N4)也可用於Inconel 718合金的加工。
加拿大學者M.A.Elbestawi認為，SiC晶須增強陶瓷加工Inconel 718的最佳切削條件為：切削速度700m/min，切深為1～2mm，進給量為0.1～0.18mm/z。
氮氧化硅鋁(Sialon)陶瓷韌性很高，適合於切削過固溶處理的Inconel 718(HRC45)合金，Al2O3-SiC晶須增強陶瓷適合於加工硬度低的鎳基合金。
鈦合金(Ti6Al6V2Sn)
鈦合金強度、衝擊韌性大，硬度稍低於Inconel 718，但其加工硬化非常嚴重，故在切削加工時出現溫度高、刀具磨損嚴重的現象。日本學者T.Kitagawa等經過大量實驗得出，用直徑?10mm的硬質合金K10兩刃螺旋銑刀(螺旋角為30°)高速銑削鈦合金，可達到滿意的刀具壽命，切削速度可高達628m/min，每齒進給量可取0.06～0.12mm/z，連續高速車削鈦合金的切削速度不宜超過200m/min。
複合材料
航天用的先進複合材料(如Kevlar和石墨類複合材料)，以往用硬質合金和PCD，硬質合金的切削速度受到限制，而在900℃以上高溫下PCD刀片與硬質合金或高速鋼刀體焊接處熔化，用陶瓷刀具則可實現300m/min左右的高速切削。
三、干切削用刀具
使用於干切削工藝的刀具材料有：陶瓷、金屬陶瓷、塗層硬質合金及PCBN，就紅硬性和熱穩定性來說，PCBN材料是最適合高速干切工藝的刀具材料，能獲得比濕切削更高的刀具壽命。
