2024年5月13日发(作者：邬冰莹)

数控加工刀具的比较与选择

潘有崇

（江西冶金职业技术学院科研处 江西 新余 338015）

摘要：随着现代加工制造业的快速发展，数控加工技术应用越来越广泛，与

之相适应的刀具技术亦越来越成熟，刀具种类层出不穷，刀具功能亦越来越丰富。

本文结合工厂实际工作经验及在数控技术教学过程中所遇到的问题，对数控加工

中的常用性刀具在品牌及材质上做一相对全面的比较，进而分析其选择原则。

关键词：数控加工；刀具品牌；刀具材质；加工适应

Abstract: With the rapid development of modern manufacturing industry,

CNC processing technology is applied more and more widely, corresponding

to the cutting tool technology is also more and more mature, the cutting tool

types emerge in endlessly, the cutting tool function also more and more rich. In

this paper, combined with actual experience in factory and the problems

encountered in the teaching process of numerical control technology and

commonly used in nc machining tool in brand and material on a relatively

thorough comparison, and analysis the principle of choice.

Keywords: Nc machining; Cutting tool brand; Cutting tool material;

Processing adaptation.

0引言

近年来，数控技术人才市场需求较多，而且技术要求越来越高，这对数控技

术专业的人才培养工作提出了更高的要求。其中，学生在学习数控加工刀具知识

点的过程中，面对各种各样的刀具品牌及刀具材质，普遍均感到无所适从，亟需

有一个系统的分析比较。

1. 数控加工刀具特点

1.1数控加工特点

与普通机床加工相比，数控机床具有精度高、效率高，适应小批量多品种、

形状复杂零部件的加工优点，在机械加工中数控加工技术应用日益广泛。

1.1.1适应性强

作为柔性制造系统（FMS）的基本单元，数控机床能够随加工对象的变化而

适应，不需要改变机械部件，只需重新编制加工程序，便可自动完成生产过程。

这一特点为复杂件加工、新产品试制、小批量生产提供了极大方便。适应性强是

数控机床应用得以快速发展的主要原因。

1.1.2质量稳定

数控加工均按程序指令进行，人为干扰因素少，再加之数控机床的传动系统

与机床结构都具有很高的刚度和热稳定性，通过自动补偿技术，其加工精度可达

到±0.005mm甚至更高，提高了同一批零件生产的一致性，保证了加工质量的

稳定。

1.1.3效率高、效益好

数控机床允许大切削量的强力切削，空行程速度快，工件装夹时间短，刀具

可自动更换，工序可连续进行，辅助时间大为减少，生产效率较一般机床显著提

高。数控机床加工精度稳定，可以大大节省工件调整、加工和检验时间，合格率

高，生产成本下降。此外，数控机床可一机多用，节省硬件投资，获得良好的经

济效益。

1.1.4生产管理现代化

在计算机集成制造系统（CIMS）中，对生产的整个过程进行现代化管理，

对产品生命周期的所有相关信息数据化处理——产品数据管理（PDM），是现

代化企业所推行的技术管理模式。数控机床使用数字信息及标准化编程代码处

理、传递信息，为计算机辅助设计（CAD）、制造（CAM）以及管理（PM）一

体化奠定了基础。

1.2数控加工刀具特点

数控加工的特点决定了加工刀具的特点。数控加工所用刀具除需要具有刚性

好、硬度高、高耐磨性、高热硬性以及良好的工艺性等传统刀具特性外，为了便

于快速换刀，刀具的互换性能要好；为了减少换刀时间，刀具的尺寸要便于调整；

为了适应长时间地自动加工，刀具的断屑及排屑性能要好；为了利于数控编程和

刀具管理，刀具要尽可能系列化、标准化，等等。总之，精度高、寿命高、性能

稳定可靠，是数控加工刀具所必须具有的特点。

2. 数控加工刀具种类

2.1数控加工刀具品牌

近年来，刀具制造技术越臻成熟，各大厂家争相推行品牌战略。目前，在中

国市场上影响较大、应用较广的刀具品牌主要有五大派系，分别为山特系、美国

系、日本系、以色列系、欧洲系。

山特系刀具主要包括山特维克可乐满（Sandvikcoromant）、山高（Seco）、

蒂泰克斯（Titex）、瓦尔特(Walter)、万耐特（Valenite）等。山特系刀具的工

艺一直是全球领导者，规模也无人能比，功能全，质量好。

美国系刀具主要以肯纳（Kennametal）、切削王（Mastercut）、铣星（MillStar）

等为代表。

日本系刀具主要包括三菱（MITSUBISHI）、京瓷（Kyocera）、住友

（Sumitomo）、东芝泰珂洛（TUNGALOR）、欧士机（OSG）、黛杰（DIJET）、

日研（NIKKEN）、不二越（NACHI）、大昭和（BIG）、日立（HITACHI）、

弥满和（YAMAWA）等。

以色列系刀具主要包括伊斯卡（ISCAR）、莫格索尔、瓦格丝等。世界范围

内以伊斯卡为主体的IMC(IscarMetalCuttinggroup)公司已经成为全球第三大刀

具供应商。ISCAR兼并Ingersoll，主要看中了其在重型刀具、汽车工业、模具

行业专用刀具的开发能力，收购韩国特固克（Taegutec）则标志着其在亚洲的

进一步扩张。

欧洲系刀具主要以德国为主，包括玛帕（MAPAL）、钴领（Guehring）、

埃莫克（Emuge）、

威迪亚（Widia）、

凯狮（KELCH）、蓝帜（Leitz）、瓦格纳

（Wagner）等。

其次是台湾和国产刀具。台湾刀具中，比较有代表性的有虹钢富（HKF）、

耐久（NINE9）、七骏（PSL）、泰精、正河源、三禄等。国产刀具的代表如株

洲钻石、成都英格、成都千木、上工、哈量等。

2.2数控加工刀具材质

随着刀具切削范围的扩大，对刀具制造材质的要求也越来越高，主要包括普

通刀具及超硬刀具两大类。

2.2.1普通刀具材质

2.2.1.1碳素工具钢

该材质含碳量为0.7％～1.3％，硬度为HRC61～65，热硬性在250℃以下，

淬火后易变形和开裂。一般用于制造简单、低速的手工刀具，常用牌号有T10A、

T12A。

2.2.1.2合金工具钢

为提高材料的热硬性、耐磨性和韧性，把适量的铬(Cr)、钨(W)、锰(Mn)、

硅（Si）等合金元素加入碳素工具钢中，便得到合金工具钢。该材质硬度为

HRC61～65，热硬性在300～350℃之间，淬火变形小、淬透性好。一般用于制

造形状较复杂、低速加工和要求热处理变形小的刀具，常用牌号有CrWMn、9SiCr

等。

2.2.1.3高速钢

通常所说的白钢刀即为高速钢材质，是在钢中加入铬(Cr)、钨(W)、 钒（V）、

钼（Mo）等合金元素的高合金工具钢。该材质热硬性在500～600℃之间，切削

速度允许40m/min，具有热处理变形小、刃磨性能好、较高的抗弯强度和冲击韧

度等特性。铰刀、拉刀、齿轮刀等各种形状复杂的成形刀具和精加工刀具通常用

高速钢制造，常用牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。

2.2.1.4硬质合金

硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)等金属碳化物

作基体，用钴（Co）、镍（Ni）、钼（Mo）作粘结剂，用粉末冶金的方法烧结

而成。该材质硬度为HRC74～82，热硬性可达800～1000℃，切削速度达100～

300m/min，耐用度比高速钢高几十倍，但其工艺性能不如高速钢，抗弯强度和

韧性比高速钢低，故常用的车刀、端铣刀、刨刀等结构较为简单的刀具，均为硬

质合金制造。根据主要合金成分的不同，硬质合金分为K 、P、M三个主要类

别。

K类为红色，旧牌号为钨钴类硬质合金YG，主要成分是WC和粘结剂钴

Co，韧性好，抗弯强度高，热硬性稍差，适于加工短切屑的黑色金属、有色金

属及非金属材料，如淬硬钢、铸铁、铜铝合金、塑料等。代号有：K01、K10、

K20、K30、K40等，数字愈大，Co含量越多，耐磨性愈低而韧性愈高。精加

工可用K01，半精加工可用K10、K20 ，粗加工选用K30、K40。

P类为蓝色，旧牌号为钨钛钴类硬质合金YT，主要成分是WC、TiC及钴

Co，较之K类硬质合金，由于含有TiC，其耐磨性及耐热性更高，但相应的含

Co量减少，韧性较差，适于加工长切屑的黑色金属，如钢、铸钢等。常用牌号

有：P01、P10、P20、P30、P40、P50等。数字越大，TiC的含量越多，耐热

性和耐磨性越好，但韧性越差。粗加工选用含TiC少的牌号（如P01），精加工

可选用含TiC多的牌号（如P50）。

M类为黄色，旧牌号为钨钛钽（铌）类硬质合金 YW，又称通用硬质合金

或万能硬质合金，由WC、TiC、TaC（NbC）组成，有较好抗弯强度、冲击韧

性、抗氧化能力、耐磨性、高温硬度，适于加工长切屑或短切屑的黑色金属材料，

如：钢、铸钢、不锈钢、灰口铸铁、有色金属等。常用牌号有：M10、M20、M30、

M40等，数字越大，耐磨性越低而韧性越大，精加工选用M10，半精加工选用

M20，粗加工选用M30。

2.2.1.5涂层刀具材料

在高速钢及硬质合金刀具的基体上，涂层5～12μm厚的TiC、TiN、AL

2

O

3

等金属化合物，可以成倍提高刀具的硬度、耐磨性和耐用度。TiC涂层刀片为银

灰色，涂层厚度5～7μm，TiN涂层刀片为金黄色，涂层厚度8～12μm。硬质合

金涂层刀片的国内牌号有CN、CA、YB等。

2.2.2超硬刀具材料

为适应特殊加工要求，陶瓷、金刚石等高硬度材料也常用来制造刀具。

2.2.2.1陶瓷

将纯AL

2

O

3

或混合一定金属化合物的AL

2

O

3

，利用压制和烧结的方法可以获

得陶瓷。陶瓷硬度为91～95HRA，热硬性为1200℃，速度高达750m/min，切削

效率比硬质合金提高1 ～4倍。陶瓷与金属亲和力小，不易粘刀，表面光洁度高，

主要用于冷硬铸铁、高硬钢和高强钢等难加工材料的半精加工和精加工。

2.2.2.2人造聚晶金刚石（PCD）

PCD为多晶体材料，由金刚石微粉在高温高压下聚合而成，硬度HV5000以

上，天然金刚石硬度则达10000HV，耐磨性极好，可长时间保持加工尺寸的稳定

性，耐用度比硬质合金可高三百倍。但是，PCD的韧性和抗弯强度差，热硬性差，

不能在高温下切削，与铁元素的亲和力很强，故主要用于精加工有色金属及非金

属等材料。

2.2.2.3立方氮化硼（CBN）

CBN为在高温高压下制成的一种新型超硬刀具材料，硬度仅次于金刚石，

耐磨性好，高热稳定性和化学惰性，主要用于加工淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金

等难加工材料的半精加工和精加工。

将许多细晶粒CBN聚结处理可以得到人造聚晶立方氮化硼PCBN，它除了

具有高硬度、高耐磨性外，还具有高韧性、化学惰性、红硬性等特点，刀具切削

锋利、保形性好、单位磨损量小、修正次数少，利于自动加工，适用于从粗加工

到精加工的所有切削加工。PCBN在数控切削行业已得到广泛应用，是一种具有

良好发展前景的刀具材料。

2.3刀具加工适应材料

数控加工时，需根据工件材料的特性，选用相适应的刀具材质。常用刀具材

质可切削加工的主要工件材料如下表所示：

刀具

工件

结构钢

合金钢

铸铁

淬火钢

冷硬

铸铁

镍基高

温合金

钛合金

有色

金属

非金属

高速钢

√

√

√

√

√

√

√

√

√

硬

质

M类

合

金

K类

涂层硬质合金

陶瓷

超

硬

金刚石

材

料

CBN

P类

√

√ √

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√

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√

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√

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√

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√

√

3结语

社会在发展，技术在提升，数控加工刀具的制造与应用亦在与时俱进。同学

们在学习刀具知识的过程中，必须以刀具材质为基础，举一反三，了解各种刀具

的加工特性，才能正确选用加工需要的刀具。

2024年5月13日发(作者：邬冰莹)

数控加工刀具的比较与选择

潘有崇

（江西冶金职业技术学院科研处 江西 新余 338015）

摘要：随着现代加工制造业的快速发展，数控加工技术应用越来越广泛，与

之相适应的刀具技术亦越来越成熟，刀具种类层出不穷，刀具功能亦越来越丰富。

本文结合工厂实际工作经验及在数控技术教学过程中所遇到的问题，对数控加工

中的常用性刀具在品牌及材质上做一相对全面的比较，进而分析其选择原则。

关键词：数控加工；刀具品牌；刀具材质；加工适应

Abstract: With the rapid development of modern manufacturing industry,

CNC processing technology is applied more and more widely, corresponding

to the cutting tool technology is also more and more mature, the cutting tool

types emerge in endlessly, the cutting tool function also more and more rich. In

this paper, combined with actual experience in factory and the problems

encountered in the teaching process of numerical control technology and

commonly used in nc machining tool in brand and material on a relatively

thorough comparison, and analysis the principle of choice.

Keywords: Nc machining; Cutting tool brand; Cutting tool material;

Processing adaptation.

0引言

近年来，数控技术人才市场需求较多，而且技术要求越来越高，这对数控技

术专业的人才培养工作提出了更高的要求。其中，学生在学习数控加工刀具知识

点的过程中，面对各种各样的刀具品牌及刀具材质，普遍均感到无所适从，亟需

有一个系统的分析比较。

1. 数控加工刀具特点

1.1数控加工特点

与普通机床加工相比，数控机床具有精度高、效率高，适应小批量多品种、

形状复杂零部件的加工优点，在机械加工中数控加工技术应用日益广泛。

1.1.1适应性强

作为柔性制造系统（FMS）的基本单元，数控机床能够随加工对象的变化而

适应，不需要改变机械部件，只需重新编制加工程序，便可自动完成生产过程。

这一特点为复杂件加工、新产品试制、小批量生产提供了极大方便。适应性强是

数控机床应用得以快速发展的主要原因。

1.1.2质量稳定

数控加工均按程序指令进行，人为干扰因素少，再加之数控机床的传动系统

与机床结构都具有很高的刚度和热稳定性，通过自动补偿技术，其加工精度可达

到±0.005mm甚至更高，提高了同一批零件生产的一致性，保证了加工质量的

稳定。

1.1.3效率高、效益好

数控机床允许大切削量的强力切削，空行程速度快，工件装夹时间短，刀具

可自动更换，工序可连续进行，辅助时间大为减少，生产效率较一般机床显著提

高。数控机床加工精度稳定，可以大大节省工件调整、加工和检验时间，合格率

高，生产成本下降。此外，数控机床可一机多用，节省硬件投资，获得良好的经

济效益。

1.1.4生产管理现代化

在计算机集成制造系统（CIMS）中，对生产的整个过程进行现代化管理，

对产品生命周期的所有相关信息数据化处理——产品数据管理（PDM），是现

代化企业所推行的技术管理模式。数控机床使用数字信息及标准化编程代码处

理、传递信息，为计算机辅助设计（CAD）、制造（CAM）以及管理（PM）一

体化奠定了基础。

1.2数控加工刀具特点

数控加工的特点决定了加工刀具的特点。数控加工所用刀具除需要具有刚性

好、硬度高、高耐磨性、高热硬性以及良好的工艺性等传统刀具特性外，为了便

于快速换刀，刀具的互换性能要好；为了减少换刀时间，刀具的尺寸要便于调整；

为了适应长时间地自动加工，刀具的断屑及排屑性能要好；为了利于数控编程和

刀具管理，刀具要尽可能系列化、标准化，等等。总之，精度高、寿命高、性能

稳定可靠，是数控加工刀具所必须具有的特点。

2. 数控加工刀具种类

2.1数控加工刀具品牌

近年来，刀具制造技术越臻成熟，各大厂家争相推行品牌战略。目前，在中

国市场上影响较大、应用较广的刀具品牌主要有五大派系，分别为山特系、美国

系、日本系、以色列系、欧洲系。

山特系刀具主要包括山特维克可乐满（Sandvikcoromant）、山高（Seco）、

蒂泰克斯（Titex）、瓦尔特(Walter)、万耐特（Valenite）等。山特系刀具的工

艺一直是全球领导者，规模也无人能比，功能全，质量好。

美国系刀具主要以肯纳（Kennametal）、切削王（Mastercut）、铣星（MillStar）

等为代表。

日本系刀具主要包括三菱（MITSUBISHI）、京瓷（Kyocera）、住友

（Sumitomo）、东芝泰珂洛（TUNGALOR）、欧士机（OSG）、黛杰（DIJET）、

日研（NIKKEN）、不二越（NACHI）、大昭和（BIG）、日立（HITACHI）、

弥满和（YAMAWA）等。

以色列系刀具主要包括伊斯卡（ISCAR）、莫格索尔、瓦格丝等。世界范围

内以伊斯卡为主体的IMC(IscarMetalCuttinggroup)公司已经成为全球第三大刀

具供应商。ISCAR兼并Ingersoll，主要看中了其在重型刀具、汽车工业、模具

行业专用刀具的开发能力，收购韩国特固克（Taegutec）则标志着其在亚洲的

进一步扩张。

欧洲系刀具主要以德国为主，包括玛帕（MAPAL）、钴领（Guehring）、

埃莫克（Emuge）、

威迪亚（Widia）、

凯狮（KELCH）、蓝帜（Leitz）、瓦格纳

（Wagner）等。

其次是台湾和国产刀具。台湾刀具中，比较有代表性的有虹钢富（HKF）、

耐久（NINE9）、七骏（PSL）、泰精、正河源、三禄等。国产刀具的代表如株

洲钻石、成都英格、成都千木、上工、哈量等。

2.2数控加工刀具材质

随着刀具切削范围的扩大，对刀具制造材质的要求也越来越高，主要包括普

通刀具及超硬刀具两大类。

2.2.1普通刀具材质

2.2.1.1碳素工具钢

该材质含碳量为0.7％～1.3％，硬度为HRC61～65，热硬性在250℃以下，

淬火后易变形和开裂。一般用于制造简单、低速的手工刀具，常用牌号有T10A、

T12A。

2.2.1.2合金工具钢

为提高材料的热硬性、耐磨性和韧性，把适量的铬(Cr)、钨(W)、锰(Mn)、

硅（Si）等合金元素加入碳素工具钢中，便得到合金工具钢。该材质硬度为

HRC61～65，热硬性在300～350℃之间，淬火变形小、淬透性好。一般用于制

造形状较复杂、低速加工和要求热处理变形小的刀具，常用牌号有CrWMn、9SiCr

等。

2.2.1.3高速钢

通常所说的白钢刀即为高速钢材质，是在钢中加入铬(Cr)、钨(W)、 钒（V）、

钼（Mo）等合金元素的高合金工具钢。该材质热硬性在500～600℃之间，切削

速度允许40m/min，具有热处理变形小、刃磨性能好、较高的抗弯强度和冲击韧

度等特性。铰刀、拉刀、齿轮刀等各种形状复杂的成形刀具和精加工刀具通常用

高速钢制造，常用牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。

2.2.1.4硬质合金

硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)等金属碳化物

作基体，用钴（Co）、镍（Ni）、钼（Mo）作粘结剂，用粉末冶金的方法烧结

而成。该材质硬度为HRC74～82，热硬性可达800～1000℃，切削速度达100～

300m/min，耐用度比高速钢高几十倍，但其工艺性能不如高速钢，抗弯强度和

韧性比高速钢低，故常用的车刀、端铣刀、刨刀等结构较为简单的刀具，均为硬

质合金制造。根据主要合金成分的不同，硬质合金分为K 、P、M三个主要类

别。

K类为红色，旧牌号为钨钴类硬质合金YG，主要成分是WC和粘结剂钴

Co，韧性好，抗弯强度高，热硬性稍差，适于加工短切屑的黑色金属、有色金

属及非金属材料，如淬硬钢、铸铁、铜铝合金、塑料等。代号有：K01、K10、

K20、K30、K40等，数字愈大，Co含量越多，耐磨性愈低而韧性愈高。精加

工可用K01，半精加工可用K10、K20 ，粗加工选用K30、K40。

P类为蓝色，旧牌号为钨钛钴类硬质合金YT，主要成分是WC、TiC及钴

Co，较之K类硬质合金，由于含有TiC，其耐磨性及耐热性更高，但相应的含

Co量减少，韧性较差，适于加工长切屑的黑色金属，如钢、铸钢等。常用牌号

有：P01、P10、P20、P30、P40、P50等。数字越大，TiC的含量越多，耐热

性和耐磨性越好，但韧性越差。粗加工选用含TiC少的牌号（如P01），精加工

可选用含TiC多的牌号（如P50）。

M类为黄色，旧牌号为钨钛钽（铌）类硬质合金 YW，又称通用硬质合金

或万能硬质合金，由WC、TiC、TaC（NbC）组成，有较好抗弯强度、冲击韧

性、抗氧化能力、耐磨性、高温硬度，适于加工长切屑或短切屑的黑色金属材料，

如：钢、铸钢、不锈钢、灰口铸铁、有色金属等。常用牌号有：M10、M20、M30、

M40等，数字越大，耐磨性越低而韧性越大，精加工选用M10，半精加工选用

M20，粗加工选用M30。

2.2.1.5涂层刀具材料

在高速钢及硬质合金刀具的基体上，涂层5～12μm厚的TiC、TiN、AL

2

O

3

等金属化合物，可以成倍提高刀具的硬度、耐磨性和耐用度。TiC涂层刀片为银

灰色，涂层厚度5～7μm，TiN涂层刀片为金黄色，涂层厚度8～12μm。硬质合

金涂层刀片的国内牌号有CN、CA、YB等。

2.2.2超硬刀具材料

为适应特殊加工要求，陶瓷、金刚石等高硬度材料也常用来制造刀具。

2.2.2.1陶瓷

将纯AL

2

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3

或混合一定金属化合物的AL

2

O

3

，利用压制和烧结的方法可以获

得陶瓷。陶瓷硬度为91～95HRA，热硬性为1200℃，速度高达750m/min，切削

效率比硬质合金提高1 ～4倍。陶瓷与金属亲和力小，不易粘刀，表面光洁度高，

主要用于冷硬铸铁、高硬钢和高强钢等难加工材料的半精加工和精加工。

2.2.2.2人造聚晶金刚石（PCD）

PCD为多晶体材料，由金刚石微粉在高温高压下聚合而成，硬度HV5000以

上，天然金刚石硬度则达10000HV，耐磨性极好，可长时间保持加工尺寸的稳定

性，耐用度比硬质合金可高三百倍。但是，PCD的韧性和抗弯强度差，热硬性差，

不能在高温下切削，与铁元素的亲和力很强，故主要用于精加工有色金属及非金

属等材料。

2.2.2.3立方氮化硼（CBN）

CBN为在高温高压下制成的一种新型超硬刀具材料，硬度仅次于金刚石，

耐磨性好，高热稳定性和化学惰性，主要用于加工淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金

等难加工材料的半精加工和精加工。

将许多细晶粒CBN聚结处理可以得到人造聚晶立方氮化硼PCBN，它除了

具有高硬度、高耐磨性外，还具有高韧性、化学惰性、红硬性等特点，刀具切削

锋利、保形性好、单位磨损量小、修正次数少，利于自动加工，适用于从粗加工

到精加工的所有切削加工。PCBN在数控切削行业已得到广泛应用，是一种具有

良好发展前景的刀具材料。

2.3刀具加工适应材料

数控加工时，需根据工件材料的特性，选用相适应的刀具材质。常用刀具材

质可切削加工的主要工件材料如下表所示：

刀具

工件

结构钢

合金钢

铸铁

淬火钢

冷硬

铸铁

镍基高

温合金

钛合金

有色

金属

非金属

高速钢

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质

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3结语

社会在发展，技术在提升，数控加工刀具的制造与应用亦在与时俱进。同学

们在学习刀具知识的过程中，必须以刀具材质为基础，举一反三，了解各种刀具

的加工特性，才能正确选用加工需要的刀具。