近年来，随着机械工业、汽车工业、航空航天：厂业、电子工业、能源工程和材料科学的进步，机床工业也逐步向着数控化、精密化、集成化、智能化的方向发展，因此对刀具材料的硬度、抗弯强度、冲击性能、粘结剂和组织等性能也提㈩了愈宋愈高的要求。面对门益增多的难加工材料，多功能复合刀具、智能刀具、高速高效刀具逐渐成为现代制造技术的关键装备，因而成为时代的新宠，尤其在刀具材料与刀具结构方面有了新的发展。
一、新型刀具材料的发展回顾及展望
刀具材料的发展经历了工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料五个阶段。
1.新型高速钢材料
(1)粉末冶金高速钢刀具
近几年来，高速钢的最大变革就是发展了粉末冶金高速钢。通过用高压氮气雾化熔融高速钢水得到细小的高速钢粉末，在真空状态下密闭烧结后，纾过高温高压压制成钢胚，然后锻轧成钢材，这样就避免了熔炼高速钢在铸锭时产生粗大炭化物偏析的问题，得到小于0．002mm的极细晶粒。
粉末冶金高速钢具有良好的力学性能。例如，牌号为CPMTl5的粉末冶金高速钢，它的强度、韧性分别是相同化学成分的熔炼高速钢的2～2．5倍；高温热硬度比熔炼高速钢提高0．5～1HRC，耐磨性提高20％～30％。因此，粉末冶金高速钢刀具适用于间断切削、强度高而切削刃又必须锋利、高压动载荷下切削的情况，适于制造大尺寸刀具、精密刀具、复杂刀具。
美国的Crucible公司、日本神户制钢所、日立金属公司、日本OSG公司、NACHI公司等都能提供近20种粉末冶金高速钢，而我国钢厂所能提供的品种则较少，因此粉末冶金高速钢将为我国的金属加工工业带来新的发展机会。
(2)涂层高速钢刀具
传统的涂层高速钢刀具是在高速钢刀具表面上采用物理气相技术(PVD)沉积2～5um厚的氮化钛(TIN)薄层，其硬度可达2000HV，并且具有很高的耐磨性。近几年还研制山了ZrN、HfN、CrN、TiALN、金刚石碳涂层、复合涂层等新技术，使其不仅提高了刀具的耐用度，而且还能加工高硬度合金及高温合金等难加丁材料。
2.新型陶瓷材料
(1)氧化铝系列
纯氧化铝陶瓷(含乩20399％以上)由于强度低、抗热震性及断裂韧性较差，一般不广泛使用。通过利用添加剂和品种等力法诱导等轴状AL20
3晶粒导向生长所获得的AL20
3陶瓷具有较好的韧性，使其成为近年来国内外研究的热点。此外，颗粒增强AL20
3复合材料、晶须增强AL20
3复合材料、相变增韧AL20
3复合材料、ALzO~梯度功能材料等刀具比传统材料刀具在高温韧性、高温强度、热冲击性、寿命等方面有显著提高。
(2)氮化硅系列
氮化硅足在氧化铝以后出现的一种刀具材料。它具有比氧化铝更高的强度和断裂韧性，抗弯强度可达900～1000Mpa，可靠性高，不易产生裂纹，具有稳定的使用寿命。热压自增韧氮化硅(Si3N4)、氧化锆相变氮化硅(如Al―Zr0
2(Y20
3)―Sl3N4烧结体)、纳米颗粒增韧氮化硅(如SiCp-Si3N4)、Slalon等陶瓷材料都是近几年研究的热点。其中sl3N4具有较高的断裂韧性和强度，是种适合切削冷硬铸铁和淬硬钢的刀具材料，特别适用于连续加工；A1-ZrO2(Y2O3)-Sl3N4氧化锆相变氮化硅陶瓷是以Zro2(Y2O3)―Si3N4为基体，加入2％的AI当Y2O3的含量的含量为2％～3％(摩尔分数)时，烧结而成的增韧陶瓷材料，其抗压强度、硬度及断裂韧性都较高：S1Cp―Sl3N4凡纳米颗粒增韧氮化硅陶瓷是以Sl3N4为基体，Y2O3、La2O3为烧结剂，采用高压方法制备而成，比氮化硅单相陶瓷具有更好的力学性能；Slalon是氧化铝和氮化硅的固溶体，抗弯强度叫达1050―1450Hpa，硬度达94HRA，断裂韧性是几种陶瓷刀具中最高的，冲击强度、抗热冲击性能、抗氧化能力、抗蠕变能力、塑性变形能力、耐磨性都较si3N4刀具有明显提高，且化学性能稳定，耐热温度较高，适用于高速切削、强力切削、断续切削等。
此外，硼化物基体金属陶瓷(如TiB2-Fe、TiB2-FeMO-Fe―Ni、TiB2―Fe―Cr-NI)等陶瓷材料以及其它陶瓷―金属复合材料在刀具制造上都有一定的应用。由于脆性大是陶瓷材料的致命弱点，因此如何进一步提高陶瓷刀具的断裂韧性和抗弯强度是目的研究的热点。
3.金刚石和CBN材料
金刚石和CBN都是属于超硬刀具材料，从20世纪60年代起有了很大发展。超硬材料化学成分及其形成硬度的规律与其它刀具材料不同：立方氮化硼(CBN)是非金属硼化物，晶体结构为面心立方；而金刚石则由碳元素转化而成，其晶体结构与CBN相似，它们的硬度远远高于传统刀具材料。
(1)新型全刚石刀具
金刚石目前仍是自然界已发现的材料中最硬的材料，其显微硬度高达1000HV。人造金刚石包括PCD单晶粉、PCD单晶粒、PCD聚晶复合片、人造CVD等，都是以石墨为原料，加入催化剂，经高温高压烧结而成。金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性，其耐磨性是硬质合金的10～100倍，热膨胀系数为高速钢的1／10，导热系数为硬质合金的5～9倍，对有色金属及非金属材料高速镗削和精车能获得很高的表面加工质量。
近年来，新型金刚石刀具材料相继出现，如美国Kennametal公司采用CVD工艺，通过用等离子体焰矩法开发的KDl405纯金刚石刀且材料，就具有良好的韧性并可显著改善刀具的耐磨性，适用于加工高耐磨的非铁族材料，如中高含硅量的铝合金、各种材料金属基复合材料(MMC)、碳复合材料、增强型塑料、铜合金材料等。
(2)CBN刀具材抖
CBN是继人造金刚石之后出现的一种新型刀具材料，近年来正逐渐齐牛产实践中推广采用。它也是人工合成的一种超硬刀具材料，包括CBN单晶粉、PCBN聚晶片及聚晶复合片。CBN材料具有高硬度(仅次于金刚石)、高热稳定性，对铁族元素呈惰性，故适合切削各种淬硬钢(包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、轴承钢、模具钢等)、各种冷硬铸铁和耐磨铸铁、各种铁基、镍基、钴基和其它热喷涂(焊)零件。
此外，氮化碳材料亦是近几年出现的一种新型超硬度刀具材料，其硬度与CBN相近。
二、刀具结构的发展
刀具结构是决定切削刀具使用性能的重要因素，只有通过先进的刀具结构才能发挥刀具材料和涂层的优势，因此国内外刀具制造商都十分重视刀具结构的研究和开发。总的来说，新型刀具结构的发展方向，一是加大刀具的前角以降低切削力，使切削轩快并同时减轻刀具的载荷，提高切削效率；二足通过改变切削图形来降低切削力并加大进给速度：三是通过结构的设计减少铣削巾的震动。
此外，如高山公司的Quattromll平面铣刀也都是通过采用较大的前角以及可靠的装央定位方式以降低切削力和功率消耗；再如Walter公司的Xtra．tec钻头、山特维克公司的CoroDroll880浅孔钻通过多刃切削的互相搭配形成分屑效果，从而使切削轻快、减低切削力，提高进给速度：Iscar公司的风火轮铣刀、日立公司的四刃圆角铣刀，包括我国上海工具厂近年来开发的波形刃叶根铣刀等都是通过结构设计上的改进来减小铣削加工中的震动。
总的来说，结构决定刀体和刀片的空间位置安排，既要保证刀具的刚性和容屑空间，义要使尺寸紧凑。另外，设计与制订“切削图形”的灵活性与多样性、刀具几何角度的合理性与可调性、不同工序刀具的组合性与复合性将是未来刀具结构发展的新方向。
