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了解數(shù)控刀具的涂層知識(shí)

發(fā)布時(shí)間:2014-09-01 瀏覽:

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在模具加工制造中

，數(shù)控機(jī)床占據(jù)著相當(dāng)重要的作用，數(shù)控機(jī)床具有加工精度高

、加工效率高

、加工工序集中和零件裝夾次數(shù)少的特點(diǎn)

，對(duì)所使用的數(shù)控刀具提出了更高的要求

。從刀具性能上講

，數(shù)控刀具應(yīng)高于普通機(jī)床所使用的刀具

。選擇數(shù)控刀具時(shí)

，首先要應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)刀具

，必要時(shí)才可選用各種高效率的復(fù)合刀具及特殊的專用刀具。在選擇標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控刀具時(shí)

，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況

，盡可能選用各種先進(jìn)刀具，而如何選擇刀具表面涂層成為選擇刀具的必備知識(shí)

。

在韌性較好的硬質(zhì)合金刀具上涂覆1層或多層耐磨性好的TiN

、TiCN、TiAlN和Al3O2等

，涂層的厚度為2~18μm

，涂層通常具有比刀具基體和工件材料低得多的熱傳導(dǎo)系數(shù)，減弱了刀具基體的熱作用

；另一方面能有效地改善切削過程的摩擦和粘附作用

，降低切削熱的生成。

涂層按生成方法可分為物理氣相沉積(PVD)與化學(xué)氣相沉積(CVD)2種

。PVD涂層(2~6μm)主要包括TiN

、TiCN、TiAlN等

，其成分還在不斷地增加

，如TiZrN。TiN和TiC涂層的最高壓力分別可達(dá)到3580MPa和3775MPa

，TiAlN涂層因缺乏可靠的彈性模量數(shù)據(jù)而得不到準(zhǔn)確的壓應(yīng)力值

，高速切削實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明TiAlN性能最好。圖1為這3種涂層硬度隨溫度變化的情況

，在室溫下硬度最高

，當(dāng)溫度超過[Y;時(shí)，TiAlN涂層的硬度高于TiCN和TiN涂層

。圖2為加工鎳基高溫合金Inconel178時(shí)用2種切削速度v1=193.5m/min和v2=380m/min條件下的刀具壽命

，實(shí)驗(yàn)表明TiCN和TiAlN涂層的切削性能明顯優(yōu)于TiN涂層。

盡管PVD涂層顯示出很多優(yōu)點(diǎn)

，但一些涂層如Al2O3和金剛石則傾向于采用CVD涂層技術(shù)

。Al2O3是一種耐熱和抗氧化很強(qiáng)的涂層，它能夠?qū)⒌毒唧w和切削產(chǎn)生的熱量隔離開

。通過CVD涂層技術(shù)

，還可以綜合各種涂層的優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到最佳的切削效果

，滿足切削加工的需要

。例如。TiN具有低摩擦特性

，可減少涂層組織的損耗

，TiCN可降低后刀面的磨損，TiC涂層硬度較高

，Al2O3涂層具有優(yōu)良的隔熱效果等

。

涂層硬質(zhì)合金刀具與硬質(zhì)合金刀具相比，無論在強(qiáng)度

、硬度和耐磨性方面均有了很大提高

。車削硬度在HRC45~55的工件，低成本的涂層硬質(zhì)合金可實(shí)現(xiàn)高速車削

。近年來

，一些廠家應(yīng)用改進(jìn)涂層材料等方法，使涂層刀具的性能有了極大的提高

。如美

、日的一些廠家采用瑞士AlTiN涂層材料和新涂層專利技術(shù)生產(chǎn)的涂層刀片，硬度高達(dá)HV4500~4900

，可在498.56m/min的速度時(shí)切削硬度HRC47~58的模具鋼

。在車削溫度高達(dá)1500~1600°C時(shí)仍然硬度不降低、不氧化

，刀片壽命為一般涂層刀片的4倍

，而成本只有30%，且附著力好。

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