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刀具的發展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28～前20世紀，就已出現黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質刀具。戰國后期(公元前三世紀)，由于掌握了滲碳技術，制成了銅質刀具。當時的鉆頭和鋸，與現代的扁鉆和鋸已有些相似之處。

而刀具的快速發展是在18世紀后期，伴隨蒸汽機等機器的發展而來的。

1783年，法國的勒內首先制出銑刀。1923年，德國的施勒特爾發明硬質合金。到采用硬質合金時，效率又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的的工件表面質量和尺寸精度也大大提高。

由于高速鋼和硬質合金的價格比較昂貴，1938年，德國德古薩公司取得關于陶瓷刀具的專利。1972年，美國通用電氣公司生產了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學氣相沉積法，生產碳化鈦涂層硬質合金刀片的專利。1972年，美國的邦沙和拉古蘭發展了物理氣相沉積法，在硬質合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質層。表面涂層方法把基體材料的高強度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結合起來，從而使這種復合材料具有更好的切削性能。

由于在高溫、高壓、高速下，和在腐蝕性流體介質中工作的零件，其應用的難加工材料越來越多，切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。在選擇刀具的角度時，需要考慮多種因素的影響，如工件材料、刀具材料、加工性質(粗、精加工)等，必須根據具體情況合理選擇。

常見的刀具材料：高速鋼，硬質合金（含金屬陶瓷），陶瓷，CBN（立方氮化硼），PCD(聚晶金剛石)，因其硬度一個比一個硬，所以一般而言，切削速度也一個比一個高。

刀具材料性能解析

高速鋼：

可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。

普通高速鋼，如W18Cr4V廣泛用于制造各種復雜刀具。其切削速度一般不太高，切削普通鋼料時為40-60m/min。

高性能高速鋼，如W12Cr4V4Mo是在普通高速鋼中再增加一些含碳量、含釩量及添加鈷、鋁等元素冶煉而成的。它的耐用度為普通高速鋼的1.5-3倍。

硬質合金：

按GB2075—87(參照采用190標準)可分為P、M、K三類，P類硬質合金主要用于加工長切屑的黑色金屬，用藍色作標志；M類主要用于加工黑色金屬和有色金屬，用黃色作標志，又稱通用硬質合金，K類主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料，用紅色作標志。

P、M、K后面的阿拉伯數字表示其性能和加工時承受載荷的情況或加工條件，數字愈小，硬度愈高，韌性愈差。

陶瓷：

陶瓷材料的耐磨性好，可加工傳統刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料。此外陶瓷刀具可可免除退火加工所消耗的電力，并因此也可提高工件的硬度，延長機器設備的使用壽命。

陶瓷刀片切削時與金屬摩擦力小，切削不易粘接在刀片上，不易產生積屑瘤，加上可以進行高速切削。所以在條件相同時，工件表面粗糙度比較低。刀具耐用度比傳統刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數；耐高溫，紅硬性好。可在1200℃下連續切削.所以陶瓷刀片的切削速度可以比硬質合金高很多。可進行高速切削或實現"以車、銑代磨"，切削效率比傳統刀具高3-10倍，達到節約工時、電力、機床數30-70%或更高的效果

CBN：

這是目前已知的第二高硬度的物質，CBN復合片的硬度一般為HV3000～5000，具有很高的熱穩定性和高溫硬度，并且有很高的抗氧化能力，在1000℃時也不產生氧化現象，與鐵系材料在1200～1300℃時也不發生化學反應，具有良好的導熱性和較低的摩擦系數

聚晶金剛石PCD：

金剛石刀具有硬度高、抗壓強度高、導熱性及耐磨性好等特性，可在高速切削中獲得很高的加工精度和加工效率。由于PCD的結構是取向不一的細晶粒金剛石燒結體，雖然加入了結合劑，其硬度及耐磨性仍低于單晶金剛石。與有色金屬和非金屬材料間的親和力很小，在加工過程中切屑不易粘結在刀尖上形成積屑瘤

總 結

材料各自的應用范圍：

高速鋼：主要用在成型刀具和形狀復雜等一些需要高韌性的場合；

硬質合金：應用范圍最廣，基本上都能干；

陶瓷：主要用在硬零件車削和鑄鐵類零件的粗加工和高速加工；

CBN：主要用在硬零件車削和鑄鐵類零件的高速加工（一般而言，比陶瓷的耐磨性，抗沖擊韌性和抗斷裂性能強效率要高一點）；

PCD：主要用在有色金屬和非金屬材料的高效率切削。