现代陶瓷刀具材料大多数为复合陶瓷。通过添加各种氧化物、氮化物、碳化物和硼化物，构成了不同品种和不同性能的陶瓷刀具，现有40多个品种陶瓷刀具，大约200多个牌号。目前国内外广泛使用的，以及正在开发的陶瓷刀具材料基本上都是采取不同的增韧补强机理来进行显微结构设计的，其中以氧化铝系和氮化硅系陶瓷刀具材料应用最为广泛。

近20年来，国际上陶瓷刀具的研制十分活跃，其发展趋势是50年代后期以纯Al203陶瓷为主；60-70年代以Al203/TiC 陶瓷为主；70年代后期至80年代初期发展了氮化硅基陶瓷刀具及相变增韧陶瓷刀具材料；80年代后期到90年代，晶须增韧陶瓷刀具材料成为刀具研究开发的核心。陶瓷刀具的缺点主要是强度和断裂韧性较低、脆性较大。

(4)Ti C( N )基硬质合金

Ti C( N )基硬质合金是以Ti C为主要成分的合金，其性能介于陶瓷和硬质合金之间。由于Ti C( N )基硬质合金有接近陶瓷的硬度和耐热性，加工时与钢的摩擦系数小，耐磨性好，且抗弯强度和断裂韧性比陶瓷高。因此，Ti C( N )基硬质合金可作为高速切削加工刀具材料，用于精车时，切削速度可比普通硬质合金提高20%-50%。

Ti C( N )基硬质合金按其成分和性能不同可分为：1.成分为TiC-Ni-Mo的Ti C基合金；2.添加其它碳化物(如：WC,TaC)和金属(如Co)的强韧Ti C 基合金；3.添加TiN 的Ti CN 基合金；4.以TiN为主要成分的TiN基合金等。Ti C( N )基硬质合金是以高耐磨性的TiC+Ni、高韧性的TiC + WC + TaC + Co为主体，以高强韧的TiCN十NbC等TiC(N)为基的硬质合金，与WC硬质合金相比，强度、硬度、韧性和抗崩刃性能得到明显提高，抗月牙洼磨损和抗粘结能力也显著增强。

TiC/Ni/Mo 是TiC(N)基硬质合金中典型成分，我国通常使用的YN05。在TiC/Ni/Mo合金中以WC和TaC 等碳化物取代部分TiC可以提高硬质合金的韧性、弹性模量和高温强度，此外还可改善硬质合金的导热性能和抗热冲击性，使刀具更适合于断续切削。

(5) 硬质合金涂层刀具

对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一。涂层刀具是高速切削应用研究中发展速度很快的刀具。涂层刀具是在韧性较好刀体上，涂覆一层或多层耐磨性好的难熔化合物，使刀具既有较高的韧性，又具有很高的硬度和耐磨性，涂层刀具的寿命比未涂层的刀具要高2-5倍。近10年来，刀具涂层技术取得了飞速发展，涂层工艺越来越成熟。

在硬质合金和高速钢刀体上涂敷不同的氮化物、氧化物和硼化物。涂层刀具的涂层物质不同，刀具的切削性能也有明显变化，适于高速切削的涂层物质主要有CVD法的TiCN + Al2O3 十TiN，TiCN+ Al2O3，TiCN + Al2O3+ HfN以及PVD法的TiAiN/TiN，TiA1N等。涂层刀具可分为两大类：一类是“硬”涂层刀具，如TiC、TiN、Al2O3涂层刀具等，其主要优点是硬度高、耐磨性能好。另一类是“软”涂层刀具，如MoS2、WS2等，这种涂层刀具也称为自润滑刀具，可以减小摩擦，降低切削力和切削温度。

TiC是一种高硬度的耐磨化合物，有良好的抗后刀面磨损和抗月牙洼磨损能力。TiN的硬度稍低，但它与金属的亲和力小，润湿性能好，在空气中抗氧化能力比TiC好。TiCN 具有TiC 和TiN的综合性能，其硬度高于TiC  和TiN，因此是一种较为理想的刀具涂层材料。TiAiN是含有铝的PVD涂层，在高速切削时，TiAiN涂层刀具的切削效果优于TiN和TiCN涂层刀具，这是因为TiAiN涂层刀具的硬度、抗氧化性和抗粘结能力高。

金刚石薄膜涂层刀具是近年研究成功的新型刀具涂层材料，它采用化学气相沉积(CVD)法在硬质合金基体沉积一层极薄(50  以下)的金刚石膜制成的。这种工艺可在形状复杂的刀具基体制作大面积高质量的金刚石薄膜。CVD金刚石薄膜涂层刀具不仅冲击无涂层硬质合金刀具和陶瓷刀具市场，而且还成为聚晶金刚石刀具强有力的竞争对手。这种涂层刀具特别适合于加工有色金属及纤维材料。最近又开发了纳米涂层技术，特别适合于高速干切削。

4.4刀柄结构

刀柄是高速切削时的一个关键件，主要体现在它传递机床精度和切削力的作用。高速切削刀柄结构必须满足下列要求：①很高的几何精度和装夹重复精度。②很高的装夹刚度。③高速运转时安全可靠。传统的加工中心主轴与刀具的连接大多采用7:24锥度的单面夹紧刀系统。这种方法由于是靠长锥面结合，工具与主轴的联接刚性较低，在主轴转速超过10000 r/min时，由于离心力的作用，主轴7:24的大端会产生扩张，使工具定位精度和联接刚性下降，振动加剧，甚至发生刀柄与主轴咬合的现象。

HSK是德国的机床工具行业率先研制并于1991年8月提出的一种新型的机床-工具的接口。目前大多数高速切削机床采用1:10空心短锥柄(HSK)刀具，HSK以其端面及1:10锥度的空心锥套作双重定位，由于刀具锥柄为空心，故允许有微量弹性变形，使过定位不致产生干涉，影响刀具安装精度。HSK刀柄采用过定位结构保证刀具安装有高的联接刚度，同时不致因高速离心力引起孔涨大而改变接触条件，不易卸刀。HSK刀柄有较高的重复定位精度，刀柄插入后径向跳动变化较小。与以往常用的7:24锥柄相比，HSK刀柄有如下特点：①重量减少约50%；②重复使用时装夹和定位精度高。③刚度高，并可传递大的扭矩。④装夹力随转速升高而加大。HSK作为机床-工具接口或作为工具系统模块的联接方式，是机械加工向高速切削领域发展不可缺少的一种配套装置。

4.5高速切削刀刃形状

刀具切削刃形状对加工质量也有很大影响。例如，金刚石刀具切削刃具有适应结晶方位时，能极大地改善刀具寿命和加工面的粗糙度等。刀刃的形状正向着高刚性、复合化、多刃化和表面超精加工方向发展。高速切削不同材料时的几何参数对加工质量、刀具耐用度有很大的影响。一般前角平均比传统加工方法小10°，后角约大5～8°。为防止刀尖处的热磨损，主、副切削刃连接处应修圆刀尖或倒角刀尖，以增大刀尖角，加大刀尖附近刃区切削刃的长度和刀具材料体积，以提高刀具刚性和减少刀刃磨损的概率。

4.6高速切削刀具系统动平衡技术

为了适应高速切削，刀具体要严格动平衡，联接刚度要高，刀具更换速度要快，刀具锥柄与机床主轴端部的联接要安全可靠。

　　高速切削条件下刀具与机床的联接必须可靠，刀具系统应有足够的整体刚性。

　　刀具系统 (刀刃-刀柄-刀盘-夹紧装置)不平衡会缩短刀具寿命，增加停机时间，并会增大加工表面粗糙度，降低工件加工尺寸精度和主轴轴承使用寿命。高速切削刀具系统的平衡更为重要。一般来说，对于小型刀具，平衡修正量只有百分之几克;对于紧密型刀具，采用静平衡即可，而对于悬伸长度较大的刀具则必须进行动平衡。因为高速切削时，由于主轴转速很高，如果加工系统中有不平衡质量存在，会引起非常大的惯性离心力，它会使抗弯强度和断裂韧性都较低的刀片发生断裂，除造成废品外，对操作者和机床都会带来危险。因此高速切削刀具体必须满足动平衡要求，刀片应开有与刀具体定位的键槽，并辅以上压式夹紧或由螺钉紧固。一般对小直径刀具的动平衡要求不严，而对大直径或盘类刀具要求严格。应对刀具、夹头、主轴各元件单独进行动平衡，然后还要对刀具与夹头组件进行平衡，最后还应对刀具连同主轴一起进行平衡。