金属切削原理及刀具

涂层技术对刀具磨损的影响及其发展趋势

陈君（G机械091 220911104）

（淮海工学院连云港222005）

摘要：磨损是影响生产效率、加工成本和加工质量的重要问题，所以为了解决这一问题涂层

技术的发展就尤为重要。涂层技术起源于上个世纪的五、六十年代；特别是近30年来，刀具涂层技术迅速发展，使得涂层刀具得到了广泛应用。随着涂层技术迅速发展，它已成为解决刀具磨损的有效方法并且在很大程度上影响刀具的寿命。所以说对刀具进行涂层是机械加工行业前进道路上的一大变革。

关键词：涂层技术刀具磨损发展趋势

The Influence of Tool Wear and Its Development Trend for

Coating Technology

CHEN Jun

(Huaihai Institute of Techology,Lianyungang,222005)

Abstract：Wear is the important impact for the production efficiency, processing cost and processing quality of the important problem, so in order to solve this problem the development of coating technology, is important. Coating technology originated in the last century 5, 6 s; Especially for nearly 30 years, the cutting tool coating technology rapid development, make coated tools to a wide range of applications. With the rapid development of coating technology, it has become a effective method to solve the tool wear and significantly impact on the life of cutting tools. So say to coating is of tool machine processing industry on the road of advance a big change.

Key words：Coating technology Tool wear Development trend

0 前言

人类社会已经迈入21世纪,科学技术得到了前所未有的发展。在机械加工中金属切削技术是其重要组成部分，并且随着科技的发展越发显示出它在机械加工中的核心地位。目前，切削加工约占整个机械加工工作量的

95%。加强金属切削技术的研究，提高金属切削技术的水平对提高一个国家机械制造技术水平、产品的性能和质量以及市场竞争力都有十分重要的意义。

1 涂层技术的简介

现代的表面涂层技术是在传统刀具的基础上，应用材料科学、机械学、电子学、物理学、化学等科学原理对表层的性能进行改善，使得涂层后与未涂层相比较有较好的性能的改善。

对于刀具表面涂层主要有化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术。CVD主要是在高温下的气相反应，是无电涂层。PVD是利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。

2 涂层刀具的优越性

刀具是机床实现切削加工的直接执行者，没有刀具，机床就无法工作。现代金属切削对刀具的要求是高切削速度、大进给量、高可靠性、长寿命、高精度和良好的切削性能。涂层刀具的出现，使刀具的切削性能有了重大突破，它将刀具基体与硬质薄膜表层相结合，由于基体保持了良好的韧性和较高的强度，硬质薄膜表层又具有高耐磨性和低摩擦系数，从而使刀具的性能大大提高。

自上世纪涂层刀具问世以来，化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术相继得到发展，为刀具性能的提高开创了历史的新篇章，这是机械加工行业前进道路上的一大变革。涂层刀具与未涂层刀具相比，具有显著的优越性：它可以提高加工效率及其精度，延长刀具使用寿命，从而保证加工工件的质量，达到降低加工成本的目的。特别是近30年来，刀具涂层技术迅速发展，使得涂层刀具得到了广泛应用，其主要有一下几个优势：

（1）由于表面涂层材料具有很高的硬度和耐磨性，且耐高温。故与未涂层刀具相比，涂层刀具允许采用较高的切削速度，从而提高了切削加工效率；或能在相同的切削速度下，提高刀具寿命。

（2）由于涂层材料与被加工材料之间的摩擦系数小，故涂层刀具的切削力小于未涂层刀具。

（3）用涂层刀具加工，零件的已加工表面质量好。

（4）由于涂层刀具的综合性能良好，故涂层硬质合金刀片有较好的通用性，一种涂层硬质合金牌号的刀片具有较宽的使用范围。

3 刀具的磨损特点

在低速和中速范围，高速钢刀具产生磨粒磨损、粘结磨损和相变磨损，硬质合金刀具产生磨粒磨损和粘结磨损，超过中速产生扩散磨损、氧化磨损，在高速时产生塑性破坏。磨粒磨损主要是由工件材料中的硬质点在切削加工时如同“磨粒”对刀具表面作用使得切削刃面磨损；粘结磨损是由于刀面上存在着微观不平度，在一定的温度下刀具前面粘附积屑瘤，刀面硬度降低与工件材料粘结的现象；相变磨损是在高速切削时，由于温度升高，是刀具材料产生相变从而使硬度降低的现象。

4 涂层刀具的性能及应用

涂层刀具随着工业的高速发展已经在加工中占有很重要的一席。主要运用于硬质合金和高速钢，能在很大程度上提高拿到局的寿命和耐用度。

除了迎着合金和高速钢，涂层技术还广泛应用与其他方面，比如说：钨钢铣刀涂层，金刚石刀具等。

4.1 涂层高速钢的性能及应用

涂层高速钢是用物理气相沉积(PVD)工艺在高速钢刀具表面涂覆TiN