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机加工怎样准确选择刀具涂层，提高刀具寿命？

分类：

手艺答疑

宣布时间：

2020-06-17

刀具涂层概述

刀具外貌涂层手艺是应市场需求而生长起来的一种外貌改性手艺，自上世纪60年月泛起以来，该项手艺在金属切削刀具制造业内获得了极为普遍的应用。尤其是高速切削加工手艺泛起之后，涂层手艺更是获得了迅猛的生长与应用，并成为高速切削刀具制造的要害手艺之一。该项手艺通过化学或物理的要领在刀具外貌形成某种薄膜，使切削刀具获得优良的综合切削性能，从而知足高速切削加工的要求。

归纳起来切削刀具外貌涂层手艺具有以下特点：

1. 接纳涂层手艺可在不降低刀具强度的条件下，大幅度地提高刀具外貌硬度，现在所能抵达的硬度已靠近100GPa；

2. 随着涂层手艺的飞速生长，薄膜的化学稳固性及高温抗氧化性越发突出，从而使高速切削加工成为可能；

3. 润滑薄膜具有优异的固相润滑性能，可有用地改善加工质量，也适合于干式切削加工；

4. 涂层手艺作为刀具制造的最终工序，对刀具精度险些没有影响，并可举行重复涂层工艺。

涂层切削刀具所带来的益处：可大幅度提高切削刀具寿命；有用地提高切削加工效率；显着提高被加工工件的外貌质量；有用地镌汰刀具质料的消耗，降低加工本钱；镌汰冷却液的使用，降低本钱，利于情形�；�。

对小型圆形刀具举行准确的外貌处置惩罚可以提高刀具寿命，镌汰加工循环时间，提升加工外貌质量。可是，凭证加工需要准确选择刀具涂层有可能是一件令人疑心和辛苦的事情。每一种涂层在切削加工中都既有优势又有弱点，若是选用了不适当的涂层，有可能导致刀具寿命低于未涂层刀具，有时甚至会引出比涂层以前更多的问题。

现在已有许多种刀具涂层可供选择，包括PVD涂层、CVD涂层以及交替涂覆PVD和CVD的复合涂层等，从刀具制造商或涂层供应商那里可以很容易地获得这些涂层。本文将介绍一些刀具涂层共有的属性以及一些常用的PVD、CVD涂层选择计划。在确定选用何种涂层关于切削加工最为有益时，涂层的每一种特征都起着十分主要的作用。

常用的涂层

1. 氮化钛涂层(TiN)

TiN是一种通用型PVD涂层，可以提高刀具硬度并具有较高的氧化温度。该涂层用于高速钢切削刀具或成形工具可获得很不错的加工效果。

2. 氮化铬涂层(CrN)

CrN涂层优异的抗粘结性使其在容易爆发积屑瘤的加工中成为首选涂层。涂覆了这种险些无形的涂层后，高速钢刀具或硬质合金刀具和成形工具的加工性能将会大大改善。

3. 金刚石涂层(Diamond)

CVD金刚石涂层可为非铁金属质料加工刀具提供最佳性能，是加工石墨、金属基复合质料(MMC)、高硅铝合金及许多其它高磨蚀质料的理想涂层（注重：纯金刚石涂层刀具不可用于加工钢件，由于加工钢件时会爆发大宗切削热，并导致爆发化学反应，使涂层与刀具之间的粘附层遭到破损）。

4. 涂层装备

适用于硬铣、攻丝和钻削加工的涂层各不相同，划分有其特定的使用场合。别的，还可以接纳多层涂层，此类涂层在表层与刀具基体之间还嵌入了其它涂层，可以进一步提高刀具的使用寿命。

5. 氮碳化钛涂层(TiCN)

TiCN涂层中添加的碳元素可提高刀具硬度并获得更好的外貌润滑性，是高速钢刀具的理想涂层。

6. 氮铝钛或氮钛铝涂层(TiAlN/AlTiN)

TiAlN/AlTiN涂层中形成的氧化铝层可以有用提高刀具的高温加工寿命。主要用于干式或半干式切削加工的硬质合金刀具可选用该涂层。凭证涂层中所含铝和钛的比例差别，AlTiN涂层可提供比TiAlN涂层更高的外貌硬度，因此它是高速加工领域又一个可行的涂层选择。

涂层的特征

1. 硬度

涂层带来的高外貌硬度是提高刀具寿命的最佳方法之一。一样平常而言，质料或外貌的硬度越高，刀具的寿命越长。氮碳化钛(TiCN)涂层比氮化钛(TiN)涂层具有更高的硬度。由于增添了含碳量，使TiCN涂层的硬度提高了33%，其硬度转变规模约为Hv3000～4000（取决于制造商）。外貌硬度高达Hv9000的CVD金刚石涂层在刀具上的应用已较为成熟，与PVD涂层刀具相比，CVD金刚石涂层刀具的寿命提高了10～20倍。金刚石涂层的高硬度和切削速率可比未涂层刀具提高2～3倍的能力使其成为非铁族质料切削加工的不错选择。

2. 氧化温度

氧化温度是指涂层最先剖析时的温度值。氧化温度值越高，对在高温条件下的切削加工越有利。虽然TiAlN涂层的常温硬度也许低于TiCN涂层，但事实证实它在高温加工中要比TiCN有用得多。TiAlN涂层在高温下仍能坚持其硬度的缘故原由在于可在刀具与切屑之间形成数控微信号cncdar一层氧化铝，氧化铝层可将热量从刀具传入工件或切屑。与高速钢刀具相比，硬质合金刀具的切削速率通常更高，这就使TiAlN成为硬质合金刀具的首选涂层，硬质合金钻头和立铣刀通常接纳这种PVDTiAlN涂层

3. 耐磨性

耐磨性是指涂层对抗磨损的能力。虽然某些工件质料自己硬度可能并不太高，但在生产历程中添加的元素和接纳的工艺可能会引起刀具切削刃倾圯或磨钝。

4. 外貌润滑性

高摩擦系数会增添切削热，导致涂层寿命缩短甚至失效。而降低摩擦系数可以大大延伸刀具寿命。细腻平滑或纹理规则的涂层外貌有助于降低切削热，由于平滑的外貌可使切屑迅速滑离前刀面而镌汰热量的爆发。与未涂层刀具相比，外貌润滑性更好的涂层刀具还能以更高的切削速率举行加工，从而进一步阻止与工件质料爆发高温熔焊。

5. 抗粘结性

涂层的抗粘结性可避免或减轻刀具与被加工质料爆发化学反应，阻止工件质料沉积在刀具上。在加工非铁族金属(如铝、黄铜等)时，刀具上经�；岜⒒剂�(BUE)，从而造成刀具崩刃或工件尺寸超差。一旦被加工质料最先粘附在刀具上，粘附就会一直扩大。例如，用成型丝锥加工铝质工件时，加工完每个孔后丝锥上粘附的铝都会增添，以至最后使得丝锥直径变得过大，造成工件尺寸超差报废。具有优异抗粘结性的涂层甚至在冷却液性能不良或浓度缺乏的加工厂所也能起到很好的作用。

涂层的应用

实现涂层的高性价比应用可能取决于许多因素，但关于每种特定的加工应用而言，通常只有一种或几种可行的涂层选择。涂层及其特征的选择是否准确可能就意味着加工性能显着提高与险些没有改善之间的区别。切削深度、切削速率和冷却液都可能对刀具涂层的应用效果爆发影响。

由于在一种工件质料的加工中保存着许多变量，因此确定选用何种涂层的最好要领之一就是通过试切。涂层供应商们正在一直开发更多的新涂层，以进一步提高涂层的耐高温、耐摩擦和耐磨损性能。与涂层（刀具）制造商一起验证最新、最好的刀具涂层在加工中的应用总是一件好事。

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