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M7(U1/4)以下 M8(U5/16)以上

表1.公制普通牙 表2.公制細牙

規 格	A(全長)	B(牙長)		C(柄徑)	刃數		規 格	A(全長)	B(牙長)		C(柄徑)	刃數
		25山	30山(SUS)						25山	30山(SUS)
M3 × 0.5	58.7	12.5	15	2.3	3		M4 × 0.5	58.1	12.5	15	3	3
M3.5 × 0.6	58.5	15	18	2.3	3		M5 × 0.5	62.6	12.5	15	4	3
M4 × 0.7	58.3	17.5	21	3	3		M6 × 0.75	67.2	18.8	22.5	4.5	3
M4.5 × 0.75	58	18.8	22.5	3.5	3		M7 × 0.75	70	18.8	22.5	5.5	3
M5 × 0.8	62.8	20	24	3.8	3		M8 × 0.75	76	18.8	22.5	6.5	5
M6 × 1	67.4	25	30	4.6	3		M9 × 0.75	89	18.8	22.5	7.5	5
M7 × 1	70	25	30	5.6	3		M8 × 1	77	25	30	6.6	5
M8 × 1.25	77	31.3	37.5	6	5		M9 × 1	89	25	30	7.6	5
M9 ×1.25	89	31.3	37.5	7	5

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表1.公制普通牙 表2.公制細牙 表3.美制普通牙

規 格	最小 尺寸	最大尺寸						規 格	最小 尺寸	最大尺寸				規 格	最小 尺寸	最大尺寸
		1級	2級		3級					1級	2級	3級				3B	2B	1B
		5H	6H		7H					5H	6H	7H		No. 4-40UNC	2.16	2.39	2.39
M3 × 0.5	2.46	2.57	2.6		2.64			M4 × 0.5	3.46	3.57	3.6	3.64		No. 5-40UNC	2.49	2.7	2.7
M3.5 × 0.6	2.85	2.98	3.01		3.05			M5 × 0.5	4.46	4.57	4.6	4.64		No. 6-32UNC	2.64	2.9	2.9
M4 × 0.7	3.24	3.38	3.42		3.47			M6 × 0.75	5.19	5.34	5.38	5.42		No. 8-32UNC	3.3	3.53	3.53
M4.5 × 0.75	3.69	3.84	3.88		3.92			M7 × 0.75	6.19	6.34	6.38	6.42		No.10-24UNC	3.68	3.95	3.96
M5 × 0.8	4.13	4.29	4.33		4.38			M8 × 0.75	7.19	7.34	7.38	7.42		No.12-24UNC	4.34	4.55	4.6
M6 × 1	4.92	5.11	5.15		5.22			M9 × 0.75	8.19	8.34	8.38	8.42		1/4-20UNC	4.98	5.25	5.26
M7 × 1	5.92	6.11

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規 格	B(牙長)		柄牙規格(M)			規 格	B(牙長)		柄牙規格(M)			規 格	B(牙長)		柄牙規格(M)
	28T	25T					28T	25T					28T	25T
M12 × 1.25	35	31.3	M7.5 × 1.25			M22 × 1.5	42	37.5	M15.8 × 2.5			5/8-18UNF	39.5	35.3	M10 × 1.5
M12 × 1.5	42	37.5				M22 × 2.5	70	62.5				3/4-10UNC	71.1	63.5	M14 × 2
M12 × 1.75	49	43.8				M24 × 3	84	75	M17 × 2.5			3/4-16UNF	44.5	39.7
M14 × 1.5	42	37.5	M9.6 × 1.25			M27 × 3	84	75	M22 × 3			7/8-9UNC	79	70.6	M15.8 × 2.5
M14 × 2	56	50				M30 × 3	84	75	M24 × 3			7/8-14UNF	50.8	45.4
M16 × 1.5	42	37.5	M10 × 1.5			M33 × 3	84	75	M27 × 3			1"-8UNC	88.9	79.4	M20 × 3
M16 × 2	56	50				1/2-13UNC	54.7	48.8	M7.5 × 1.25			1"-12UNF	59.3	52.9
M18 × 2	56	50	M12 × 1.5			1/2-20UNF	35.6	31.8				1"1/8-7UN C	101.6	90.7	M22 × 3
M18 × 2.5	70	62.5				9/16-12UNC	59.3	52.9	M9.6 × 1.25			1"1/8-8UN	88.9	79.4
M20 × 1.5	42	37.5	M13.9 × 2			9/16-18UNF	39.5	35.3				1"1/4-7UNC	101.6	90.7	M24 × 3
M20 × 2.5	70	62.5				5/8-11UNC

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寸法公差の必要性

　 機械加工において，部品図に表示された寸法（基準寸法）と全く同じ寸法で加工を行うことはできない。そのため，部品の長さに応じて，実際の寸法として許 される最大値と最小値が決められている。寸法公差とはその最大値と最小値の差のことである。部品図に何の表示もない場合，通常は基準寸法を中心としてプラ ス側（大きく作る側）とマイナス側（小さく作る側）に同じだけの寸法公差がある。すなわち，許される範囲内で，プラス側に作ってもマイナス側に作っても構 わない（普通公差）。
　一方，歯車と軸などのように，機械部品では穴と軸とをはめ合わせて使用することが多い。このような関係を「はめあい」と言 い，軸の直径が穴の直径より小 さくなければ組み立てることができない。もちろん，軸の直径が小さすぎると歯車は適切に機能しない。したがって，このような軸や穴には，プラス側かマイナ ス側のどちらか一方の寸法公差（最大許容寸法，最小許容寸法）が必要になる。このような寸法公差は，部品が設計される際に決められるのが普通である。機械 加工を行う際には寸法公差を十分に考えながら加工を進めなければならない。なお，実現できる加工精度は，工作機械や作業者自身の能力や加工方法（手順）に よる。以下，はめあい（寸法公差）が必要ないくつかの例を紹介する。

軸と穴の寸法公差

　 図1は魚ロボットの関節部分をイメージした図面である。部品1及び部品2の穴に軸が入る場合，穴の直径をプラス公差（リーマ加工）に，軸の直径をマイナ ス公差にする。また，部品1のくぼみに部品2が入るので，くぼみ部分の寸法をプラス公差に，部品2の寸法をマイナス公差にしている。なお，歯車や継手など の市販されている機械部品の穴は，既にプラス公差で作られているのがほとんどである。

リーマの寸法公差 　精度のよい穴をあける場合，リーマと呼ばれる工具を使うことがある。市販されているリーマはプラス公差に作られている。例えば，直径12 mmのリーマを使えば，穴はプラス公差に仕上がる。

図1　軸と穴の寸法公差

軸受の取り付け 　 あらゆる機械において，回転する軸には軸受（ベアリング）が用いられることが多い。様々な寸法の軸受が規格化され市販されている。通常，軸受の外径はマ イナス公差に作られている。軸受を取り付ける穴はプラス公差にしなければならない。一方，軸受の内径はプラス公差に作られているのが普通である。軸受の中 を通る軸はマイナス公差にする必要がある。

図2　軸受の取り付け

Oリング溝 　Oリングとは気体や液体のシールに使う機械部品である。Oリングを正しく機能させるためには，Oリングを取り付ける溝を適切な寸法公差で仕上げなければならない。必要とされる寸法公差は，Oリングのカタログに記載されている。

図3　Oリング溝

ワンウェイクラッチの取り付け 　 やや特殊であるが，穴をマイナス公差に仕上げる必要がある例を紹介する。図4に示すワンウェイクラッチは，ころ軸受と同じような形状をしているが，中の 軸は一方向だけに回転できる構造となっている。これを正しく機能させるためには，ワンウェイクラッチの外輪と穴とがしっかりと固定されていなければなら ず，ワンウェイクラッチを取り付ける穴をマイナス公差で仕上げる必要がある。ここでは，直径11.98 mmのハンドリーマで穴を仕上げた。

図4　ワンウェイクラッチの取り付け

プラスの公差，それともマイナスの公差？ 　もし，設計者自身が加工を行うのであれば，最低限，部品の公差がプラス側（大きく作る）なのか，マイナス側（小さくする）なのかをしっかりと把握しておく必要がある。

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表面粗さ

表面の凹凸をマイクロメートルの単位で測り，それを数値で表したものを「表面粗さ」という。一般に，表面粗さを測定しながら機械加工を進めることはほと んどないが（筆者は測定したことがない），表面をどの程度のきれいさに仕上げる必要があるのかは機械加工の手順を考える上でも重要である。 　例え ば，図5(a)のようにOリングでシールする表面は滑らかに仕上げる必要がある。表面がざらざらだとOリングを脱着する際，Oリングを傷つけてしま い，シール性能を損なうためである。また，図5(b)のように部品同士が摺動する箇所も表面を滑らかに仕上げる必要がある。 　旋盤やフライス盤の加工で表面を滑らかに仕上げる場合，一般に「送り」を遅くするとよい。

図5　滑らかな表面仕上げが必要な例

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基準面

　 前述の通り，基準寸法と全く同じ寸法の部品を作ることはできない。そのため，機械加工においては，部品のどの面を基準にして長さや位置を決めるかが重要 である。そのような基準の面を「基準面」という。基準面の選び方を間違えると，加工誤差が積み重ねられ，最終的に組み立てることができない部品を作ってし まうこともある。部品図や組立図をよく見て，どの寸法が重要であるのか，そして基準面をどこにとるのかをしっかりと考えるように心がけたい。
　基準面のとり方は部品の形状や使用方法によって様々である。一概には言えないが，板材を組み立てる場合，他の部品と接触する面を基準面とすることが多い （図6）。また，円周上に穴をあける場合などは，円の中心を基準点（基準の位置）とすることもある（図7）。

図6　軸を入れる穴

図7　フランジの穴

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高 速钢是一种含多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素的 高合金钢，热处理后具有高热硬性。当切削温度高达600℃以上时，硬度仍无明显下降，用其制造的刀具切削速度可达每分钟60米以上，而得其名。高速钢按化 学成分可分为普通高速钢及高性能高速钢，按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。
普通高速钢

图一： 高速钢是制造形状复杂、磨削困难的刀具的主要材料。
普通高速钢可满足一般需求。常见的普通高速钢有两种，钨系高速钢和钨钼系高速钢。
钨系高速钢
典型牌号为w18Cr4V，热处理硬度可达63-66HRC，抗弯强度可达3500MPa，可磨性好。
• 钨钼系高速钢
典 型牌号为W6Mo5Cr4V2，目前正在取代钨系高速钢，具有碳化物细小分布均匀，耐磨性高，成本低等一系列优点。热处理硬度同上，抗弯强度达 4700MPa，韧性及热塑性比w18Cr4V提高50%。常用于制造各种工具，例如钻头、丝锥、铣刀、铰刀、拉刀、齿轮刀具等，可以满足加工一般工程材 料的要求。只是它的脱碳敏感性稍强。

另一牌号的普通高速钢为W9Mo3Cr4V，这是中国近几年发展起来的新品种。强度及热塑性略高于 W6Mo5Cr4V2，硬度为HRC63-64，与韧性相配合，容易轧制、锻造，热处理工艺范围宽，脱碳敏感性小，成本更低。这三个牌号的普通高速钢在中 国市场的比例分别为:W18Cr4V，16.5%；W6Mo5Cr4V2, 69%;W9Mo3Cr4V,11%。
高性能高速钢

高 性能高速钢具有更好的硬度和热硬性，这是通过改变高速钢的化学成分，提高性能而发展起来的新品种。它具有更高的硬度、热硬性，切削温度达摄氏650度时， 硬度仍可保持在60HRC以上。耐用性为普通高速钢的1.5-3倍，适用于制造加工高温合金、不锈钢、钛合金、高强度钢等难加工材料的刀具。
主要品种有4种，分别为高碳系高速钢、高钒系高速钢、含钴系高速钢和铝高速钢。
• 高碳系高速钢
牌号为9w18Cr4V，因含碳量高(0.9%)，故硬度、耐磨性及热硬性都比较好。用其制造的刀具在切削不锈钢、耐热合金等难加工材料时，寿命显著提高，但其抗弯强度为3000MPa，冲击韧性较低，热处理工艺要求严格。
• 高钒系高速钢
牌号有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美国牌号M3)，含钒量达3-4%，使耐磨性大大提高，但随之带来的是可磨性变差。高钒系高速钢的使用及发展还需要依赖于磨削工艺及砂轮技术的发展。
• 钴高速钢
牌 号有W2Mo9Cr4VCo8(美国牌号M42)。其特点为：含钒量不高(1%)，含钴量高(8%)，钴能促使碳化物在淬火加热时更多地溶解在基体内，利 用高的基体硬度来提高耐磨性。这种高速钢硬度、热硬性、耐磨性及可磨性都很好。热处理硬度可达67-70HRC，但也有采取特殊热处理方法，得到67- 68HRC硬度，使其切削性能(特别是间断切削)得到改善，提高冲击韧性。钴高速钢可制成各种刀具，用于切削难加工材料效果很好，又因其磨高速钢是一种含 多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素的高合金钢，热处理后具有高热硬性。当切削温度高达600℃以上时，硬度仍无明显下降， 用其制造的刀具切削速度可达每分钟60米以上，而得其名。高速钢按化学成分可分为普通高速钢及高性能高速钢，按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速 钢。
普通高速钢

图一： 高速钢是制造形状复杂、磨削困难的刀具的主要材料。
普通高速钢可满足一般需求。常见的普通高速钢有两种，钨系高速钢和钨钼系高速钢。
钨系高速钢
典型牌号为w18Cr4V，热处理硬度可达63-66HRC，抗弯强度可达3500MPa，可磨性好。
• 钨钼系高速钢
典 型牌号为W6Mo5Cr4V2，目前正在取代钨系高速钢，具有碳化物细小分布均匀，耐磨性高，成本低等一系列优点。热处理硬度同上，抗弯强度达 4700MPa，韧性及热塑性比w18Cr4V提高50%。常用于制造各种工具，例如钻头、丝锥、铣刀、铰刀、拉刀、齿轮刀具等，可以满足加工一般工程材 料的要求。只是它的脱碳敏感性稍强。

另一牌号的普通高速钢为W9Mo3Cr4V，这是中国近几年发展起来的新品种。强度及热塑性略高于 W6Mo5Cr4V2，硬度为HRC63-64，与韧性相配合，容易轧制、锻造，热处理工艺范围宽，脱碳敏感性小，成本更低。这三个牌号的普通高速钢在中 国市场的比例分别为:W18Cr4V，16.5%；W6Mo5Cr4V2, 69%;W9Mo3Cr4V,11%。
高性能高速钢

高 性能高速钢具有更好的硬度和热硬性，这是通过改变高速钢的化学成分，提高性能而发展起来的新品种。它具有更高的硬度、热硬性，切削温度达摄氏650度时， 硬度仍可保持在60HRC以上。耐用性为普通高速钢的1.5-3倍，适用于制造加工高温合金、不锈钢、钛合金、高强度钢等难加工材料的刀具。
主要品种有4种，分别为高碳系高速钢、高钒系高速钢、含钴系高速钢和铝高速钢。
• 高碳系高速钢
牌号为9w18Cr4V，因含碳量高(0.9%)，故硬度、耐磨性及热硬性都比较好。用其制造的刀具在切削不锈钢、耐热合金等难加工材料时，寿命显著提高，但其抗弯强度为3000MPa，冲击韧性较低，热处理工艺要求严格。
• 高钒系高速钢
牌号有W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3(美国牌号M3)，含钒量达3-4%，使耐磨性大大提高，但随之带来的是可磨性变差。高钒系高速钢的使用及发展还需要依赖于磨削工艺及砂轮技术的发展。
• 钴高速钢
牌 号有W2Mo9Cr4VCo8(美国牌号M42)。其特点为：含钒量不高(1%)，含钴量高(8%)，钴能促使碳化物在淬火加热时更多地溶解在基体内，利 用高的基体硬度来提高耐磨性。这种高速钢硬度、热硬性、耐磨性及可磨性都很好。热处理硬度可达67-70HRC，但也有采取特殊热处理方法，得到67- 68HRC硬度，使其切削性能(特别是间断切削)得到改善，提高冲击韧性。钴高速钢可制成各种刀具，用于切削难加工材料效果很好，又因其磨削性能好，可制 成复杂刀具，国际上用得很普遍。但中国钴资源缺乏，钴高速钢价格昂贵，约为普通高速钢的5-8倍。
• 铝高速钢
牌号为 W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V5SiNbAl等,主要加入铝(Al)和硅(Si)、铌(Nb)元素，来提高热硬性、耐磨性。适合中国资源 情况，价格较低。热处理硬度可达到68HRC，热硬性也不错。但是这种钢易氧化及脱碳，可塑性、可磨性稍差，仍需改进。国际市场上高性能高速钢使用量已经 超过普通高速钢25-30%。

本站注：按照通常的国际标准，只有含钴量在2%以上的高速钢才称为高性能高速钢，代号为HSS-E。其它如铝高速钢等，虽然性能较普通高速钢有所提高，但尚未有证据表明可以达到钴高速钢的同等性能。

粉末冶金高速钢


图二：粉末冶金高速钢及其制品。
近 几年来高速钢的最大变革就是发展了粉末冶金高速钢，它的能优于熔炼高速钢。用高压氩气或氮气雾化熔融高速钢水，得到细小高速钢粉末，筛选后为0.4mm以 下的颗粒；在真空(0.04Hg)状态下，密闭烧结达到密度65%；再在1100℃高温、300MPa高压下制成密度100%的钢坯，然后锻轧成钢材，这 样有效地解决了熔炼高速钢在铸锭时要产生粗大碳化物偏析的问题，而它无论截面多大，其碳化物级别均为一级。碳化物晶粒极细，小于0.002mm，而熔炼高 速钢碳化物晶粒为0.008-0.02mm。
牌号为CPM T15的粉末冶金高速钢，它的强度、韧性分别是同化学成分的熔炼高速钢的2倍及2.5倍。尽管含钒量达5%，但由于碳化物晶粒细，可磨性依然很好。高温热硬度也比熔炼高速钢提高0.5-1HRC。
又由于其物理机械性能高度各向同性，淬火变形小。碳化物颗粒均匀分布的表面较大，不易从刀具的切削刃上剥落，小尺寸刀具耐磨性提高1.5-2倍，大尺寸刀具提高20-30%。
粉末冶金高速钢具有良好的力学性能，适合制造：间断切削条件下易崩刃的刀具、强度高而切削刃又必须锋利的刀具，如插齿刀、滚刀、铣刀，高压动载荷下使用的刀具。
它的碳化物偏析小，晶粒细，可磨性好，适合制造：大尺寸刀具、精密刀具、复杂刀具。这类材料的高温热硬度高，又适合制造难加工材料所用的刀具，确实是面面俱到。
粉 末冶金高速钢生产过程较复杂，造价较高。中国钢厂提供的品种较少，市场用量也很少。国际上著名钢厂如美国Crucible公司已可提供近二十种粉末冶金高 速钢，日本神户制钢所、日立金属公司均可提供近十种粉末冶金高速钢，供应量也在迅速增长。日本著名的OSG公司用粉末冶金高速钢制造了钻头、铣刀、丝锥， NACHI公司制造了滚刀、插齿刀、剃齿刀。有理由相信技术性能高的粉末冶金高速钢将会得到更广泛的应用，为金属加工业带来新的发展。
高速钢的市场定位及发展趋势


图三：高速钢材料按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。
自 二十世纪初发现高速钢以来，对现代工业发展起到了重要作用。可以说没有高速钢，就没有现代的金属加工业。尽管六十年代起，硬质合金等材料崛起，但是对于制 造形状复杂、磨削困难的刀具，如拉刀、剃齿刀、插齿刀等，高速钢始终处于主导地位。特别是要求刀具具备高韧性时，就非高速钢莫属了。
高速钢的主要 应用领域是机械和工具制造业，必然要适应这个行业的发展，近几年来机械加工采用了高速度的数控机床，例如加工中心、车削中心等，金属切削速度越来越快，要 求刀具必须具有高速使用性能，即热硬性、耐磨性、冲击韧性要好，因此，厂家纷纷研发符合上述要求的高速钢材料。
在机加工费用中，材料约占15-20%，刀具约占25-35%。用户对刀具的选用也越来越趋向合理，即选用性能与价格比好的刀具。
高速钢刀具占主导地位的领域，如精密零件、复杂零件、成形加工零件的市场也越来越大，对可磨性的要求也越来越高。
高速钢-走过一个世纪的钢种，应瞄准特定市场空间，提高自身技术含量，去抗衡其它材料的挑战。
中国常用高速钢材料性能表(本站整理)
高速钢牌号 淬、回火硬度
HRC 抗弯强度
MPa 冲击韧性
MJ/m² 600℃下的硬度
HRC
中国牌号 习惯名称 相似ISO牌号
W18Cr4V T1 HS18-0-1 62-65 3430 0.29 50.5
W6Mo5Cr4V2 M2 HS6-5-2 63-66 3500-4000 0.30-0.40 47-48
W9Mo3Cr4V 64-66 4000-4500 0.35-0.40
W6Mo5Cr4V3 M3 HS6-5-3 65-67 3200 0.25 51.7
W6Mo5Cr4V2Co5 HS6-5-2-5 65-66 3000 0.30 54
W10Mo4Cr4V3Co10 HS10-4-3-10 67-69 2350 55.5
W2Mo9Cr4V2Co8 HS2-9-2-8 66-68 2700-3800 0.23-0.35 55
W7Mo4Cr4V2Co5 M41 HS7-4-2-5 66-68 2500-3000 0.23-0.35 54
W12Cr4VCo5 HS12-0-1-5 66-68 3000 0.25 54
W6Mo5Cr4V2Al 501钢 66-69 3000-4100 0.25-0.30 55-56
110W1.5Mo9.5Cr4V Co8 M42 67-69 2650-3730 0.23-0.29 55.2
W10Mo4Cr4VAl 5F6钢 68-69 3010 0.20 54.2

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航 太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀 具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

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弊社は各領域に供給できる内容は：

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（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

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弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

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在传统的模具切削加工生产中，以粗加工为主，随着新型模具工业的迅速崛起、材料热处理及切削技术的进步，被加工件量、质都发生了很大的变化，由粗加工扩大至半精加工、精加工，促进了模具工业的进一步发展。

近 年来，由于干切削、硬切削、高速切削等快速的进入到模具加工领域，使模具制造进入一个全新的发展期，与老式的成型表面电火花工艺相比，由CNC机 床的柔性、耐磨刀具材料和表面涂层、新型刀具结构所构成的高速切削系统，免去了电极的准备程序，可提高生产率30%~50%，并减少手工抛光工作量60% ~100%，从而把整个模具的生产周期缩短了2/3[1]，提高了企业在市场中的竞争力。

针对模具加工高效、单件、小批量和材料硬度高、加工难度大、形状复杂和切削余量大的特点，工具制造厂开发出大量适应模具生产需要的专用非标铣刀，并在刀具行业的产品中形成了独树一帜的《模具铣刀》（JB/T7966·1～10-95）系列标准。

时 代在发展，技术在进步，《模具铣刀技术条件》（JB/T7966·10-95），规定用W18Cr4V或同等性能的高速钢制造，硬度 63～66HRC。从目前的市场调查分析，W18Cr4V、M2、9341等通用型高速钢（HSS）在模具铣刀板块中已失去了竞争力，而代之以粉末高速 钢、高性能高速钢、硬质合金及超硬刀具材料。

1 高性能高速钢和粉末高速钢

到目前为 止，高速钢牌号近百种，但在市场上流通的不超过20种。人们习惯上将高速钢分为四大类：通用高速钢（HSS）、高性能高速钢（HSS- E）、粉末高速钢（HSS-PM）和低合金高速钢（DH）。HSS、DH材料很难胜任铣刀的加工要求，HSS-E、HSS-PM还能占据一席之地。

1.1 高性能的高速钢

HSS-E 是指在HSS成分基础上适当提高C、V量，有些牌号再加入Co、Al等合金元素，以提高耐热性、耐磨性的钢种。这类钢的红硬性比较高，经625°×４h加 热后仍保持60HRC以上的高硬度，刀具的耐用度通常为HSS钢刀具的1.5～3倍。HSS-E热处理工艺及硬度见表1

表1 常用高性能高速钢热处理工艺

牌 号	代 号	淬火温度(℃)	回火温度(℃)	回火后硬度(HRC)
W10Mo4Cr4V3Al	5F6	1220～1250	540～560	66～69
W12Mo3Cr4V3Co5Si	Co5Si	1200～1240	550～570	67～70
W12Mo3Cr4V3Co3N	Co3N	1200～1230	540～560	66～69
W6Mo5Cr4V5SiNbAl	B201	1210～1240	520～540	66～68
W6Mo5Cr4V2Al	501	1190～1215	540～560	67～69
W6Mo5Cr4V2Co5	M35	1195～1220	530～550	67～69
W2Mo9Cr4VCo8	M42	1170～1190	530～550	67～70
W12Cr4V5Co5	V5Co5	1230～1250	540～560	66～68
W12Mo3Cr4VCo3N	V3N	1230～1250	540～560	67～69

1.2粉末高速钢

HSS-PM 是用细小的高速钢粉末在高温高压下直接压制而成的高速钢品种。在国外应用相当普及，而国内只有少数厂家使用。

HSS-PM完全避免了冶炼高速钢碳化物不均匀的毛病，不论其截面多大，碳化物都细小均匀，所以它较冶炼高速钢强度和韧性都高的多。HSS-PM热处理工艺及硬度见表2

表2 常用粉末高速钢热处理工艺

代 号	淬火温度(℃)	回火温度(℃)	回火后硬度(HRC)	备注
GF2	1210～1240	530～550	≥65	中国
FT15	1240～1260	540～560	≤66
S390PM	1190～1230	540～560	67～68.5	瑞典
S690PM	1170～1190	530～550	≥66
ASP2030	1175～1210	540～560	67～68.5	法国
ASP2023	1180～1220	540～560	67～68
ASP2053	1160～1190	550～560	65～67
ASP2060	1170～1200	550～560	67～70
HAP10	1165～1185	530～550	≥67	美国
HAP20	1175～1195	550～580	≥65	日本
HAP40	1175～1200	550～580	67～68
HAP50	1175～1210	560～580	65～68
HAP70	1185～1220	560～580	66～69
CPM42	1185～1205	560～580	69～72

1.3 高速钢模具铣刀热处理要点

由于模具加工的特殊性对刀具的要求非常严格，刀具热处理要掌握如下要点：

1.3.1 HSS刀具淬火晶粒度控制在10号左右，硬度65～66.5HRC,过热程度视具体刀型而定,但过热不得超过2级(小型刀具不允许过热)。

1.3.2 HSS-E热处理后虽可以达到67～70HRC，但实际使用不允许有如此高的硬度，65～67HRC的硬度深受青睐。

1.3.3 HSS-PM具有优良的力学性能，淬火晶粒度控制在10.5号，视不同产品上下浮动半级。但千万不可盲目追求高硬度，大量的事实表明，高硬度并非高寿命。将硬度控制在66～67.5HRC不会出现质量问题（小刀具可以低1HRC）。

2 硬质合金铣刀

硬质合金刀具是数控机床的主导产品，欧洲有些国家90%以上的车刀，55%以上的铣刀都用硬质合金制造，且增长势头正旺，以惊人的速度渗透到数控刀具的各个领域。展望未来，数控刀具无疑是硬质合金的天下，模具铣刀首选材料应是硬质合金。

2.1硬质合金刀具的主要特点

2.1.1 硬度

硬质合金主要由硬质碳化物组成，所以它的硬度比高速钢高得多，一般为89～93HRA，540℃时的热硬性需要82～87HRA。常用硬质合金铣刀牌号及力学性能见表3 。

表3 模具铣刀常用硬质合金牌号、成分及力学性能

牌 号	主要化学成分(%)				力学性能				推荐使用范围
	WC	Tic	TaC NbC	Co

2.3.2 十分适合应用在数控铣床和转速在20000r/min以上的先进铣床上铣削。

2.3.3株洲钻石切削刀具股份有限公司开发的黑金刚刀片系列,是专门为加工铸铁而开发的硬质合金刀片，用于中速或高速铣削的YBD152牌号比原有的牌号提高切削速度30%~40%,使用寿命提高近50%[3]。

2.3.4由于模具加工的工作量很大，为了提高加工效率，不希望多换刀，工具厂开发了可转位的面铣刀，包括铣平面、铣斜面等多功能可转位面铣刀。

2.3.5大型模具型腔的精加工，金属切除量大，刀具悬伸又长，如果用传统的铣削加工，效率很低，现在改用小切深大进给量的方式，实现了高效加工。

3 立方氮化硼(CNB)铣刀

CNB是继人造金刚石之后出现的第二种无机超硬材料，开拓了高速切削的新纪元。

3.1 CNB的主要特点

3.1.1高的硬度和耐磨性:显微硬度可达8000~9000HV，聚晶立方氮化硼（PCBN）烧结体的硬度达到3000~5000HV，在切削耐磨材料时耐磨性为硬质合金的50倍，为陶瓷刀具的25倍。PCBN尤其适用于以前只能磨削的高硬度材料，实现“以车代磨”。

3.1.2化学稳定性好：CBN的化学惰性大，在还原性气体介质中对酸和碱都是稳定的，在大气和水蒸气中无任何变化，与铁系金属在1200～1300℃也不起化学作用。

3.1.3良好的导热性：其导热率大大高于高速钢和硬质合金，但低于金刚石。

3.1.4较低的摩擦系数：CBN与不同材料间的摩擦系数约为0.1～0.3，比硬质合金低得多。

3.2 CBN铣刀的实际应用

3.2.1 从2006年6月“第八届中国国际机床工具商品展览交易会”上获悉，日本三菱综合材料株式会社近期推出的加工铸铁用的MBS140整体式 CBN刀片，铣削220～250HB FC250铸铁，切削速度500m/min，进给量0.25mm/r,切深0.1mm,干切削7.5min,后刀面的磨损量才0.3mm.

3.2.2铣削58HRC Cr12模具钢，CBN铣刀比其他超硬材料铣刀效率高，寿命长；精铣和半精40～60HRC模具，工件表面粗糙度可达Ra0.1µm;用锋刃CBN端铣刀铣削62～64HRC CrWMn钢平面时，表面粗糙度达0.2～0.4µm。

3.2.3 直径10mmCBN立铣刀在60HRC CrWMn钢模具上铣削宽度为10mm深度为2mm槽时,16min铣长1.2m,后刀面磨损0.06mm。

3.2.4 在模具制造业中,广泛使用各种立铣刀,尤其是球头铣刀来高速加工型腔等复杂曲面,被加工模具材料几乎包括能硬化的所有模具钢系列,不仅工效高,而且质量好。

4 陶瓷铣刀

陶 瓷刀具具有硬度高、耐磨性好、耐热性和化学稳定性优良等优点，且不与切屑粘接。世界各国都非常注重开发和应用陶瓷刀具。近20年来，陶瓷刀具已成 为高速切削和加工难加工材料的主要刀具之一。目前，由于控制了原料的纯度和晶粒尺寸，添加了各种碳化物、氮化物和晶须等，采用多种增韧补强，使得陶瓷刀具 的抗弯强度、断裂韧度和抗冲击性能都有大幅度提高，开发了一系列的新型陶瓷刀具材料。如纳米复合陶瓷刀具、晶须增韧陶瓷刀具、梯形功能陶瓷刀具、粉末涂层 陶瓷刀具、自润滑陶瓷刀具等。应用范围日益广泛，社会效益和经济效益十分明显，请看实例：

4.1 Al2O3/TiB2刀具加工4Cr5MoVSi热模钢时，刀具抗边界磨损能力为Al2O3/TiC 的2 倍[4]。

4.2 用SG4陶瓷制成的三面刃铣刀，可一次走刀铣完5.2×16×710mm淬硬钢键槽的精加工，键侧面的表面粗糙度可稳定地达到Ra1.6～0.8 µm，可省去原来的粗铣、精磨、镶键等工序 [5]。

4.3陶瓷刀具不能用于加工铝，而对于灰铸铁、球墨铸铁、淬火钢和未淬硬的耐热合金等难加工材料特别适合。在德国70%加工铸铁的工序是由陶瓷刀具完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%～10%[6]。

5 结论

纵观全球，横看同行，模具铣刀用材发生了三个明显的变化：

5.1由通用型高速钢向高性能高速钢、粉末高速钢转化；

5.2硬质合金模具铣刀有逐步取代高速钢铣刀的趋势；

5.3超硬材料在模具铣刀中份额不断增长。

由 于材料科学、机床行业的进步，模具工业正以惊人的速度向前发展，模具材料日新月异，模具形状千姿百态，刀具结构千差万别，因为用于加工模具的铣刀 不能定格在通用高速钢一种材料上，应该根据加工对象、模具服役状态、机床、工夹具等多种因素综合考虑，选定合适的模具材料，设计优质的模具铣刀，并在实践 中不断改革创新，力求优质、高效、环保。

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近 代金属切削刀具材料从碳素工具钢、高速钢发展到今日的硬质合金、立方氮化硼等超硬刀具材料，使切削速度从每分钟几米飚升到千米乃至万米。随着数控机床和 难加工材料的不断发展，刀具实有难以招架之势。要实现高速切削、干切削、硬切削必须有好的刀具材料。在影响金属切削发展的诸多因素中，刀具材料起着决定性 作用。
高速钢
高速钢自1900年面世至2000年，尽管各种超硬材料不断涌现，但始终未能动摇其切削刀具的霸主地位，2000年 以后硬质合金已成为高速钢的“天敌”，正在持续不断地侵蚀着高速钢刀具的市场份额，但对于某些如螺纹刀具、拉削刀具等对韧性要求较高的刀具，高速钢仍可与 硬质合金“分庭抗礼”，甚至占明显优势。
据有关方面统计分析，2004年我国生产高速钢7.8万吨，几乎占全球产量的50%，生产了约25亿 件刀具，其中近20亿件低档出口。2005年全国高速钢产量8.3万吨，其中低合金高速钢(钨当量6%～12%)占40%左右，刀具的生产、销售情况和 2004年差不多。从整体形势分析，目前最突出的矛盾是低档产品恶性膨胀，而高档产品严重短缺，或者说高端失守、低端混战，倘任其自由发展，高速钢刀具在 切削领域的地位只会越来越低，甚至退出，将市场拱手让给外国佬。
人们习惯上将高速钢分为四大类：
通用高速钢(HSS)
以W18Cr4V 为代表的HSS曾辉煌过一个世纪，为我国刀具行业做出过杰出的历史性贡献，但由于还存在不少弊端，现已逐步淡出市场；M2钢的市场份额已由上世纪90年代 的60%～70%下降到目前的20%～30%；9341是我国自行研制的HSS，市场份额占20%左右，W7、M7等其他HSS产量比较低。HSS已占高 速钢总量60%以上。由于HSS的强韧性和较高的耐磨性、红硬性等优异性能，在丝锥、拉刀等刀具领域，还会牢牢守住一块地盘，不过阵地在逐年减少。
高性能高速钢(HSS-E)
HSS-E是指在HSS成分基础上加入Co、Al等合金元素，并适当增加含碳量，以提高耐热性、耐磨性的钢种。这类钢的红硬性比较高，经625℃×4h后硬度仍保持60HRC以上，刀具的耐用度为HSS刀具的1.5～3倍。
以M35、M42为代表的HSS-E产量逐年在增加，501是我国自产的高性能高速钢，在成形铣刀、立铣刀等方面应用十分普遍，在复杂刀具方面应用也比较成功。由于数控机床、加工中心、高难加工材料发展迅速，HSS-E刀具材料亦逐步增加。
粉末高速钢(HSS-PM)
和 冶炼高速钢相比，HSS-PM力学性能有显著的提高。在硬度相同的条件下，后者的强度比前者高20%～30%，韧性提高1.5～2倍，在国外应用十分普 遍。我国在上世纪70年代曾研制出多种牌号的HSS-PM，并投入市场，但不知何故夭折，现在各工具厂所用材料均系进口。值得欣喜的是，河冶科技股份有限 公司(原河北冶金研究院)已能生产HSS-PM，并小批量供货，效果不错。
由于资源日益枯竭和HSS-PM自身优良的综合性能及市场的需求 ，HSS-PM必将会有一个长足的进步。
低合金高速钢(DH)
由 于合金资源越来越少、成套麻花钻出口及低速切削工具的需要，钢厂和工具厂共同开发出301、F205、D101等多种牌号的DH。2003年我国生产高速 钢6万吨，其中DH两万吨，占高速钢的1/3；2004年DH占高速钢的40%，2005年、2006年仍呈增长势头。但其中水分不少，有些根本不属高速 钢，硬度也达不到63HRC，也被标以HSS。
硬质合金
机械制造业需要“高精度、高效率、高可靠性和专用化”的经营理念，在当代刀具制造和使用领域，“效率第一”的理念已经取代了传统的“性能价格比”老概念，这一变化为高技术含量的高效刀具的发展扫清了障碍。
硬 质合金不仅具有较高的耐磨性，而且韧性也较高(和超硬材料相比)，所以得到广泛的应用，展望未来，它仍然是应用最广泛的刀具材料。从历届机床工具博览会上 可以看出，硬质合金可转位刀具几乎覆盖了所有的刀具品种。随着科学技术的发展和刀具技术的进步，硬质合金的性能得到很大改善：一是开发了提高韧性的 1～2μm细颗粒硬质合金；二是开发了涂层硬质合金。与高速钢刀具相比，硬质合金涂层刀具的市场份额增长幅度更大，因为在高温和高速切削参数下，高强度更 为重要。
现代切削刀具，硬质合金大展其威，展望未来，刀具材料无疑是硬质合金的天下。
超硬刀具材料
超硬材料是指以金刚石为代表的具有很高硬度物质的总称。超硬材料的范畴虽没有一个严格的规定，但人们习惯上把金刚石和硬度接近于金刚石硬度的材料称为超硬材料。
金刚石
金 刚石是目前世界上已发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性等性能，在有色金属和非金属加工中得到广泛的应用，尤其在铝和硅铝合 金高速切削加工中，如轿车发动机缸体、缸盖、变速箱和各种活塞等的加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具。近年来，由于数控机床的普及和数控加工技 术的高速发展，可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具的应用日渐普及。金刚石刀具现在和将来都是数控加工中不可缺少的重要刀具。
立方氮化硼(CBN)
立 方氮化硼是氮化硼的同素异构体，其结构与金刚石相似，硬度高达8000～9000HV，耐热度达1400℃，耐磨性好。近年来开发的多晶立方氮化硼 (PCBN)是在高温高压下将微细的CBN颗粒通过结合相烧结在一起的多晶材料，既能胜任淬硬钢(45~65HRC)、轴承钢(60~64HRC)、高速 钢(63~66HRC)、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削加工。
陶瓷刀具
陶 瓷刀具是最有发展潜力的刀具之一，目前已引起世界工具界的重视。在工业发达的德国，约70%加工铸件的工序是由陶瓷刀具来完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗 量已占刀具总量的8%~10%。由于数控机床、高效无污染切削、被加工材料硬等因素，迫使刀具材料必须更新换代，陶瓷刀具正是顺乎潮流，不断改革创新，在 Al2O3陶瓷基体中添加20%~30%的SiC晶液制成晶须增韧陶瓷材料，SiC晶须的作用犹如钢筋混凝土中的钢筋，它能成为阻挡或改变裂纹扩展方向的 障碍物，使刀具的韧性大幅度提高，是一种很有发展前途的刀具材料。为了提高纯氧化铝陶瓷的韧性，加入含量小于10%的金属，构成所谓金属陶瓷，这类刀具材 料具有强大的生命力，正以强劲势头向前发展，也许将来会自成一系，成为刀具材料家族新成员。
陶瓷刀具的主要原料是Al2O3、SiO2、碳化物等，它们是地壳中最富足的资源，发展此类刀具不存在原料来源问题。因此，开发应用陶瓷刀具有重要的战略意义和深远的历史意义。
由 于切削加工机床和切削技术的突飞猛进，迫使刀具被动式同步。刀具材料的发展趋势，是向着高效率、高速度、高寿命方向发展。在各种刀具材料的发展中，硬质合 金(包括涂层硬质合金)一枝独秀；HSS将进一步萎缩；HSS-E增幅缓慢；HSS-PM将有长足的进步；DH还会继续膨胀扰乱市场，不过好景不长;超硬 刀具材料有广阔的发展空间，将继续扩大应用比例。形成了以硬质合金为主线，各种材料既有独特的优点和应用范围，又互相发展、互相竞争，又相互有所取代补充 的整体格局。

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