涂层刀具作用

涂层刀具作用
涂层刀具作用

先进涂层刀具的作用

涂层加工处理主要适合从事刀具(如铣刀,车刀,刀片,钻头等)、塑料模具、冲压、深拉成型、钟表外壳模具和精密配件等使用。服务范围包括STiN超等氮化钛、TiCN氮化碳钛、TiAlN氮化铝钛、TiAlCN 氮化铝碳钛、CrN氮化铬和DLC类金钢石涂层等技术。

涂层提高刀具的硬度和耐高温性,是高速加工工艺的发展基础,因此高速加工的发展将带动先进涂层的发展。高速加工改变以前加工方法,包括模具制造。譬如以前不容易加工的转角和复杂型面,现在可以采用高速加工铣削来完成。

先进涂层的作用

可作为工具、模具表面的保护,如在注胶工程塑料时,涂层增加了表面硬度,使模具更耐用;

降低摩擦系数,譬如用于加工电机铁芯片的精密冲压模具,涂敷涂层可延长模具寿命;

高速加工的刀具经过涂层,可提高耐热性;

提高刀具抗磨性;

提高干式钻削生产力。

硬涂层?

硬涂层是通过不同方法在真空氛围中生成的陶瓷层。精密刀具中主要采用的方法有CVD(化学气相沉积)和PVD(物理气相沉积);我们的硬涂层是用物理方法沉积(PVD)的。在这种方法中,在涂层和被涂

敷的对象即基质之间不发生化学反应。涂层是在一个真空度高达10-5毫巴带等离子支撑体的腔体内涂敷的。其中,粒子从等离子处加速并以很高的动能冲击基质。由于粒子和基质之间存在很高的电势差,因此粒子被吸引。结果是产生一层非常硬的“皮”,可控制厚度在1~7微米范围,一般我们做最多的是2.5微米。对于高速钢,通过这种涂层处理,表面硬度至少可以提高三倍。对于碳化钨(硬质合金)基质这种材料如今在金属切削中用得越来越多,硬度至少要翻番。

这些涂层的优缺点

优点

对于刀具而言,这种涂层可以使刀具耐磨性提高,因此它们的使用寿命或切削性能提高。摩擦系数下降,这意味着切屑可以更好地排出。此外,还具有隔离效应,因为硬涂层可以防止在刀具和被加工材料之间发生化学反应,例如硬金属的钴浸析等。可以大大提高切削参数,从而提高生产率和生产中所用设施的利用率。

缺点

这种涂层成本确实比较高。对具有混合制造-即既有带涂层的刀具,也有不带涂层的刀具-的工厂而言,他们需要采用不同的机床设置,这一点可以看成是一种缺点。机床操作员需要较高的灵活性。对于相对较高约达400℃的涂层温度,某些基质不适合采用这种涂敷处理。很自然,达到这种温度就发生结构变相的钢是不能用标准硬涂层方式进行处理的。它们可以通过一种特殊的低温过程进行涂层处理200℃。此外,基质必须能够导电。纯陶瓷是不合适的-尽管也存在对

这种材料进行涂层处理的可选方式。在给软材料诸如铝进行涂层处理时,必须采用特殊方法和涂层。在高速切削中,在某些场合刀柄是用铝做成的,在这种情况下已经采用了这种涂层技术。上述各点可以看作是缺点,但是,基本上,对硬涂层我尚未发现存在什么制约。

大约10年前,PLATIT AG开始重新挖掘和进一步改良“电弧方法”,这是一种已经问世很久的技术,其中粒子通过电弧沉积在所谓的目标上。PLATIT AG花了很多时间和金钱来使这种方法达到很高的经济效益和技术效能。1994年,这种几乎具有划时代意义的革新技术“动态磁控电弧”上市。在这种技术上,我们走在竞争者前面。当然,我们的成功使竞争者以及市场也重新采用这种技术。

PLATIT AG不断开发自己的产品以维持自己的领先地位,譬如最新开发,并于2003年投入商业生产的“全球第一台工业用纳米结构涂层设备”。

CNC加工中心刀具的选择与切削用量的确定

CNC加工中心刀具的选择与切削用量 的确定 收藏此信息打印该信息添加:佚名来源:未知 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容,它不仅影响数控机床的加工效率,而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展,使得在数控加工中直接利用C AD的设计数据成为可能,特别是微机与数控机床的联接,使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成,一般不需要输出专门的工艺文件。 现在,许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能,这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题,比如,刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等,编程人员只要设置了有关的参数,就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此,数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的,这与普通机床加工形成鲜明的对比,同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则,在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨,给出了若干原则和建议,并对应该注意的问题进行了讨论。 1.数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上,因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。 根据刀具结构可分为: 1)整体式; 2)镶嵌式,采用焊接或机夹式连接,机夹式又可分为不转位和可转位两种; 3)特殊型式,如复合式刀具,减震式刀具等。

根据制造刀具所用的材料可分为: 1)高速钢刀具; 2)硬质合金刀具; 3)金刚石刀具; 4)其他材料刀具,如立方氮化硼刀具,陶瓷刀具等 从切削工艺上可分为 : 1)车削刀具,分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种; 2)钻削刀具,包括钻头、铰刀、丝锥等; 3)镗削刀具; 4)铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求,近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用,在数量上达到整个数控刀具的30%~40%,金属切除量占总数的80%~90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比,有许多不同的要求,主要有以下特点: 1)刚性好(尤其是粗加工刀具),精度高,抗振及热变形小; 2)互换性好,便于快速换刀; 3)寿命高,切削性能稳定、可靠; 4)刀具的尺寸便于调整,以减少换刀调整时间; 5)刀具应能可靠地断屑或卷屑,以利于切屑的排除; 6)系列化,标准化,以利于编程和刀具管理。 2.数控加工刀具的选择

刀具涂层制备方法及应用

刀具涂层制备方法及应用 摘要:随着科学技术的发展,难加工材料的使用越来越多,为了适应这一要求,现代机械加工工业正朝着高精度、高速切削、干式切削技术、绿色制造以及降低成本等方向发展,也因为如此,人们对制造用刀具提出了更高的要求。涂层刀具有高硬度和优良的耐磨性,延长了刀具的寿命。当前刀具涂层制备方法主要包括化学气相沉积和物理气相沉积,刀具涂层的种类也日益丰富。涂层刀具的发展呈现涂层成分多元化,涂层结构多层化,涂层基体梯度化和涂层工艺灵活化的趋势。目前刀具涂层的制备也存在许多不足之处,主要体现在相关技术的研究不够深入方面。本文就刀具涂层的制备方法、刀具涂层制备问题以及刀具涂层的应用等方面进行了一些论述。 关键词:刀具涂层CVD PVD绿色制造清洁化生产 1、前言 随着科学技术的进步,难加工材料的使用日益增多,材料的力学性能不断提高,而且,对加工效率的要求也不断提高,传统的未涂层刀具常常不能适应新的要求。尽管目前常用的刀具如高速钢刀具(硬度66-70HRC)和硬质合金刀具(硬度89-93.5HR C)的硬度都很高,但是对于难加工材料的高效加工已不适用。虽然可以采取各种措施提高刀具材料的硬度与耐磨性,但同时必然带来刀具材料抗弯强度和冲击韧性的下降,即材料变脆,从而影响刀具的使用性能。 在高速钢刀具基体和硬质合金刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜(如TiC,TiAIN,Al203等)的涂层刀具,结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点,降低了刀具与工件之间的摩擦因数,提高了刀具的耐磨性而不降低基体的韧性。因此,刀具涂层技术是解决刀具材料中硬度、耐磨性与强度、韧性之间矛盾的一个有效措施。刀具涂层是一种耐磨涂层,其特性要求是:耐磨性好、硬度高、化学稳定性好、摩擦系数低、导热性及稳定性好。 刀具涂层有类似于冷却液的功能,它产生一层保护层,把刀具与切削热隔离开来(因为难熔金属化合物有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数),使热量很少传到刀具,从而能在较长的时间内保持刀尖的坚硬和锋利。表面光滑的涂层(软涂层)还可以减少摩擦来降低切削热,保持刀具材料不受化学反应的作用,因为在大多数高速干切削中,高温对化学反应有很大的催化作用。通常软涂层和硬涂层作复合涂层,形成一个多涂层刀具,既有硬度高、耐磨性好的特性,又有摩擦系数小、切屑易流出的优点,有优良的替代冷却液的功能。

刀具在加工过程中的磨损以及应对策略【干货】

刀具在加工过程中的磨损以及应对策略 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理! 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 刀具磨损是切削加工中基本的问题之一。了解刀具磨损的情况和原因,可以帮助刀具制造商以及用户延长数控刀具寿命。现在的数控刀具都会采用涂层技术(包括采用新的合金元素),这进一步有效的延长了刀具的使用寿命,同时可以显著提高生产率。 一、刀具磨损机理介绍 在金属切削加工中,产生的热量和摩擦是能量的表现形式。由很高的表面负荷以及切屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的热量和摩擦,使刀具处于一种极具挑战性的加工环境中。 切削力的大小往往会上下波动,主要取决于不同的加工条件(如工件材料中存在硬质成份,或进行断续切削)。因此,为了在切削高温下保持其强度,要求刀具具有一些基本特性,包括极好的韧性、耐磨性和高硬度。

尽管刀具/工件界面处的切削温度是决定几乎所有刀具材料磨损率的关键要素,但要确定计算切削温度所需的参数值却十分困难。不过,切削试验的测量结果可以为一些经验性的方法奠定基础。 通常可以假定,在切削中产生的能量被转化为热量,而通常这些热量的80%都被切屑带走(这一比例的变化取决于几个要素——尤其是切削速度)。其余大约20%的热量则传入刀具之中。即使在切削硬度不太高的钢件时,刀具温度也可能会超过550℃,这是高速钢在硬度不降低的前提下能够承受的高温度。用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削淬硬钢时,刀具和切屑的温度通常将超过1000℃。 二、刀具磨损与刀具寿命 刀具磨损通常包括以下几种类型:①后刀面磨损;②刻划磨损;③月牙洼磨损;④切削刃磨钝;⑤切削刃崩刃;⑥切削刃裂纹;⑦灾难性失效。 对于刀具寿命,并没有被普遍接受的统一定义,通常取决于不同的工件和刀具材料,以及不同的切削工艺。定量分析刀具寿命终止点的一种方式是设定一个可以接受的后刀面磨损极限值(用VB或VBmax表示)。刀具寿命可用预期刀具寿命的泰勒公式表示,即VcTn=C,该公式的一种更常用的形式为VcTn×Dxfy=C式中,Vc为切削速度;T为刀具寿命;D为切削深度;f为进给率;x和y由实验确定;n和C是根据实验或已发表的技术资料确定的常数,它们表示刀具材料、工件和进给率的特性。

数控机床工装夹具的选择和安装

数控机床工装夹具的选择和安装 目前,机械加工按生产批量可分为两大类:一类是单件、多品种、小批量(简称小批量生产);另一类是少品种、大批量(简称大批量生产)。其中前者大约占到机械加工总产值的70——80%,是机械加工的主体。 同样一款机床,为何生产效率却相差好几倍?得出的结论是:数控机床选用的夹具不合适,从而使数控机床的生产效率大幅降低。下面介绍数控机床夹具的合理选择及应用。 如何提高数控机床利用率?通过技术分析,夹具的使用有很大的关系。据不完全统计,国内企业数控机床选用夹具不合理的比例高达50%以上。至2010年底,中国数控机床保有量近一百万台,也就是说有50万台以上的数控机床由于夹具选择不合理或应用不当,而出现了“窝工”现象;从另外一个角度来讲,在数控机床夹具的选择与应用上大有文章可做,因为其中蕴含枱可观的潜在经济效益。 小批量生产周期﹦生产(准备/等待)时间+工件加工时间由于小批量生产“工件加工时间”很短,因此“生产(准备/等待)时间”的长短对于加工周期有枱至关重要的影响。要想提高生产效率,就必须想办法缩短生产(准备/等待)时间。 1、下面推荐三类小批量生产可优先考虑的数控机床夹具: 组合夹具 组合夹具又称为“积木式夹具”,它由一系列经过标准化设计、功能各异、规格尺寸不同的机床夹具元件组成,客户可以根据加工要求,象“搭积木”一样,快速拼装出各种类型的机床夹具。由于组合夹具省去了设计和制造专用夹具时间,极大地缩短了生产准备时间,因而有效地缩短了小批量生产周期,即提高了生产效率。另外,组合夹具还具有定位精度高、装夹柔性大、循环重复使用、制造节能节材、使用成本低廉等优点。故小批量加工,特别是产品形状较为复杂时可优先考虑使用组合夹具。 精密组合平口钳 精密组合平口钳实际上属于组合夹具中的“合件”,与其它组合夹具元件相比其通用性更强、标准化程度更高、使用更简便、装夹更可靠,因此在全球范围内得到了广泛的应用。精密组合平口钳具有快速安装(拆卸)、快速装夹等优点,因此可以缩短生产准备时间,提高小批量生产效率。目前国际上常用的精密组合平口钳装夹范围一般在1000mm以内的,夹紧力一般在5000Kgf以内。

刀具涂层特点及应用

目前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涂层选择方案。在确定选用何种涂层对于切削加工最为有益时,涂层的每一种特性都起着十分重要的作用。 1.涂层的特性 (1)硬度 涂层带来的高表面硬度是提高刀具寿命的最佳方式之一。一般而言,材料或表面的硬度越高,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。由于增加了含碳量,使TiCN涂层的硬度提高了33%,其硬度变化范围约为Hv3000~4000(取决于制造商)。表面硬度高达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度可比未涂层刀具提高2~3倍的能力使其成为非铁族材料切削加工的不错选择。 (2)耐磨性 耐磨性是指涂层抵抗磨损的能力。虽然某些工件材料本身硬度可能并不太高,但在生产过程中添加的元素和采用的工艺可能会引起刀具切削刃崩裂或磨钝。 (3)表面润滑性 高摩擦系数会增加切削热,导致涂层寿命缩短甚至失效。而降低摩擦系数可以大大延长刀具寿命。细腻光滑或纹理规则的涂层表面有助于降低切削热,因为光滑的表面可使切屑迅速滑离前刀面而减少热量的产生。与未涂层刀具相比,表面润滑性更好的涂层刀具还能以更高的切削速度进行加工,从而进一步避免与工件材料发生高温熔焊。 (4)氧化温度 氧化温度是指涂层开始分解时的温度值。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,但事实证明它在高温加工中要比TiCN有效得多。TiAlN涂层在高温下仍能保持其硬度的原因在于可在刀具与切屑之间形成一层氧化铝,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度通常更高,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采用这种PVD TiAlN 涂层。 (5)抗粘结性 涂层的抗粘结性可防止或减轻刀具与被加工材料发生化学反应,避免工件材料沉积在刀具上。在加工非铁族金属(如铝、黄铜等)时,刀具上经常会产生积屑瘤(BUE),从而造成刀具崩刃或工件尺寸超差。一旦被加工材料开始粘附在刀具上,粘附就会不断扩大。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加,以至最后使得丝锥直径变得过大,造成工件尺寸超差报废。具有良好抗粘结性的涂层甚至在冷却液性能不良或浓度不足的加工场合也能起

数控机床夹具的类型和特点夹具、刀具的选择及切削用量

一、夹具的选择、工件装夹方法的确定 1.夹具的选择 数控加工对夹具主要有两大要求:一是夹具应具有足够的精度和刚度;二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时,通常考虑以下几点: 1)尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具,避免采用专用夹具,以缩短生产准备时间。 2)在成批生产时才考虑采用专用夹具,并力求结构简单。 3)装卸工件要迅速方便,以减少机床的停机时间。 4)夹具在机床上安装要准确可靠,以保证工件在正确的位置上加工。 2.夹具的类型 数控车床上的夹具主要有两类:一类用于盘类或短轴类零件,工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘(三爪、四爪)中,由卡盘传动旋转;另一类用于轴类零件,毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间,工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。 数控铣床上的夹具,一般安装在工作台上,其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如:通用台虎钳、数控分度转台等。 3.零件的安装 数控机床上零件的安装方法与普通机床一样,要合理选择定位基准和夹紧方案,注意以下两点: 1)力求设计、工艺与编程计算的基准统一,这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。2)尽量减少装夹次数,尽可能在一次定位装夹后,加工出全部待加工表面。 二、刀具的选择及对刀点、换刀点的设置 1.刀具的选择 与普通机床加工方法相比,数控加工对刀具提出了更高的要求,不仅需要刚性好、精度高,而且要求尺寸稳定,耐用度高,断屑和排屑性能好;同时要求安装调整方便,这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。(1)车削用刀具及其选择数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀以及成型车刀三类。 1)尖形车刀尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成,如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。 尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同,但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑,并应兼顾刀尖本身的强度。2)圆弧形车刀圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖,应此,刀位点不在圆弧上,而在该圆弧的圆心上。 圆弧形车刀可以用于车削内外表面,特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点:一是车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上

刀具角度选用原则

刀具几何角度的作用及选择原则 答: 1是前角; 2是后角; 3是副偏角; 4是刀尖角; 5是主偏角; 6是副后角; 7是副前角; 8是刃倾角 名称:前角 作用:加大前角,刀具锋利,切削层的变形及前面摩擦阻力小,切削力和切削温度可减低,可抑制或消除积屑瘤,但前角过大,刀尖强度降低; 选择原则:

(1)工件材料的强度、硬度低,塑性好时,应取较大的前角;反之应取较小的前角;加工特硬材料(如淬硬钢、冷硬铸铁等)甚至可取负的前角 (2)刀具材料的抗弯强度及韧性高时,可取较大的前角 (3)断续切削或精加工时,应取较小的前角,但如果此时有较大的副刃倾角配合,仍可取较大的前角,以减小径向切削力 (4)高速切削时,前角对切屑变形及切削力的影响较小,可取较小前角 (5)工艺系统钢性差时,应取较大的前角 名称:后角 作用:减少刀具后面与工件的切削表面和已加工表面之间的摩擦。前角一定时,后角愈锋利,但会减小楔角,影响刀具强度和散热面积。选择原则: (1)精加工时,切削厚度薄,磨损主要发生在后刀面,宜取较大后角;粗加工时,切削厚度大,负荷重,前、后面均要发生磨损、宜取较小后角 (2)多刃刀具切削厚度较薄,应取较大后角

(3)被加工工件和刀具钢性差时,应取较小后角,以增大后刀面与工件的接触面积,减少或消除振动 (4)工件材料的强度、硬度低、塑性好时,应取较大的后角,反之应取较小的后角;但对加工硬材料的负前角刀具,后角应稍大些,以便刀刃易于切入工件; (5)定尺寸刀具(如内拉刀、铰刀等)应取较小后角,以免重磨后刀具尺寸变化太大; (6)对进给运动速度较大的刀具(如螺纹车刀、铲齿车刀等),后角的选择应充分考虑到工作后角与标注后角之间的差异; (7)铲齿刀具(如成形铣刀、滚刀等)的后角要受到铲背量的限制,不能太大,但要保证侧刃后角不小于2°。 名称:主偏角 作用: (1)改变主偏角的大小可以调整径向切削分力和轴向切削分力之间的比例,主偏角增大时,径向切削分力减小,轴向切削分力增大;(2)减小主偏角可减小削厚度和切削刃单位长度上的负荷;同时主切削刃工作长度和刀尖角增大,刀具的散热得到改善,但主偏角过小会使径向切削分力增加,容易引起振动。 选择原则:

刀具涂层公司十强

刀具涂层公司十强 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理! 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 1.星弧涂层科技(苏州工业园区)有限公司 是一家提供气相沉积涂层服务和相关设备开发,生产和制造的高科技企业。其涂层产品包括类金刚石涂层(DLC)和其它金属陶瓷类(CrN,TiN等)全系列硬质涂层,主要服务于汽车零部件、医疗器械、工具模具以及一般机械零部件的市场和加工行业;公司的真空涂层设备和等离子体表面处理设备主要应用于机械加工、各种零件制造、LED芯片以及太阳能利用和转化行业。公司拥有和掌握相关技术的核心知识产权,具有独立的研发和大规模量产能力,尤其是DLC相关技术和产品得到国内外用户的广泛认可和采用。 2.日新高性能涂层(沈阳)有限公司 是日新电机株式会社在沈阳投资兴建的专门从事PVD真空离子镀膜的专业企业。日新涂层是处于全世界领先地位的专业涂层公司,在研制开发机械加工工具、模具和各种设备零部件的PVD 涂层技术方面处于全世界领先地位,从上世纪七十年代开始,日新公司已成为世界的高性能工具涂层行业的先驱者之一。 日新涂层采用独自研发的电弧蒸发源和精细涂层技术,使电弧式中产生的液滴现象明显减少,再加上电弧式具有的高接点,可向客户提供平滑性好的精细涂层。日新涂层产品表面及其平滑(摩擦系数0.3),极高的耐磨损性能,极高的抗氧化性能,极高的热硬性,极强的附着力。公司致力

于中国国内的切削刀具、工具、模具、零部件、电子等基础工业、装. 备制造业,提供优质的表面硬化处理服务与技术支持。 3.胜倍尔超强镀膜(苏州)有限公司 专业低温专利技术真空PVD镀膜服务,PVD涂层,TiN涂层,TiCN涂层,TiAlN涂层,CrN涂层,DLC涂层,TiAlCrN涂层。其中DLC涂层工艺温度为80~150度,其它涂层均小于300度胜倍尔超强镀膜公司为新加坡独资企业,公司的技术为自主国际专利(US11/041,789)的低温PVD涂层技术(磁控阴极弧及强化磁控溅射),涂层时工作温度 本公司所制造的PVD真空镀膜设备具有很强的通用性和柔性,单机可完成几乎所有想要的单层及复合涂层,如TiN,TiCN,TiAlN,TiC,CrN,CrCN,DLC涂层,等等各类单层及复合涂层和纳米涂层, 由其是本公司生产的类金刚石DLC各类涂层0.5~10um早已得到了大面积的运用,本公司以稳定的工艺,出众的质量在中国内地已批量生产了近3年,为各个行业的专门用途开发出了很多类不同用途的DLC涂层,如PCB铣刀钻针专用DLC涂层,无油缝纫机零部件专用DLC涂层,医用手术器具专用DLC涂层,粉末治金模具专用DLC涂层,扬声器振膜专用DLC涂层,汽车喷油系统专用DLC涂层等等,半导体模具专用DLC涂层,玻璃镀膜专用DLC类金刚石涂层,本公司的技术早已克服了目前国内很多研究机构及涂层厂商的DLC涂层无法工业化的瓶劲。 针对机械加工刀具进行低温PVD-超硬耐磨涂层和润滑涂层,可提高刀具寿命3~10倍,节约刀具材料1/2,节约生产成本30%以上,提高生产效率30-50%,大幅度提高机加工水平。提高模具寿半导体模具等各类模具,如冲压模具,粉末治金模具,针对模具行业, 命最少2倍以上,同时可解决模具拉毛等种种不利影响,节约成本35%以上。 针对机械零部件行业此低温技术更具有其它PVD真空镀膜技术所无法比拟的优点,可广泛运

刀具的材料及其应具备的性能

刀具的材料及其应具备的性能 刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素,对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。使用碳工具钢作为刀具材料时,切削速度只有10m/min左右;20世纪初出现了高速钢刀具材料,切削速度提高到每分钟几十米;30年代出现了硬质合金,切削速度提高到每分钟一百多米至几百米;当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现,使切削速度提高到每分钟一千米以上;被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。 一刀具材料应具备的性能 性能优良的刀具材料,是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作,应具备如下的基本要求。 高硬度和高耐磨性 刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属,这是刀具材料必备的基本要求,现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬,其耐磨性越好,但由于切削条件较复杂,材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。 足够的强度与冲击韧性 强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力,一般地,硬度越高,冲击韧性越低,材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾,也是刀具材料所应克服的一个关键。 高耐热性 耐热性又称红硬性,是衡量刀具材料性能的主要指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。 良好的工艺性和经济性 为了便于制造,刀具材料应有良好的工艺性,如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵,但其使用寿命很长,在成批大量生产中,分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。 二常用刀具材料 常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料,目前用得最多的为高速钢和硬质合金。 高速钢 高速钢是一种加人了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢,有良好的综合性能。其强度和韧性是现有刀具材料中最高的。高速钢的制造工艺简单,容易刃磨成锋利的切削刃;锻造、热处理变形小,目前在复杂的刀具,如麻花钻、丝锥、拉刀、齿轮刀具和成形刀具制造中,仍占有主要地位。高速钢可分为普通高速钢和高性能高速钢。 普通高速钢,如W18Cr4V广泛用于制造各种复杂刀具。其切削速度一般不太高,切削普通钢料时为40-60m/min。 高性能高速钢,如W12Cr4V4Mo是在普通高速钢中再增加一些含碳量、含钒量及添加钴、铝等元素冶炼而成的。它的耐用度为普通高速钢的1.5-3倍。 粉末冶金高速钢是70年代投入市场的一种高速钢,其强度与韧性分别提高30%-40%和80%-90%.耐用度可提高2-3倍。目前我国尚处于试验研究阶段,生产和使用尚少。

刀具的选择

刀具的选择,如何选择刀具 1.豆丁网址:刀具的选择原则 2.(1)尽可能选择大的刀杆横截面尺寸,较短的长度尺寸进步刀具的强度和刚度,减小刀具振动; 3.(2)选择较大主偏角(大于75°,接近90°);粗加工时选用负刃倾角刀具,精加工时选用正刃倾角刀具; 4.(3)精加工时选用无涂层刀片及小的刀尖圆弧半径; 5.(4)尽可能选择标准化、系统化刀具; 6.(5)选择正确的、快速装夹的刀杆刀柄。 7. 2.选择车削刀具的考虑要点 8.数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准,刀片材料采用硬质合金、涂层硬 质合金等。 9.数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀、端面车刀、外螺纹刀、切断刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、孔加工刀具(包 括中心孔钻头、镗刀、丝锥等)。 10. 11.首先根据加工内容确定刀具类型,根据工件轮廓外形和走刀方向来选择刀片外形(如图所示)。主要考虑主偏角,副偏 角(刀尖角)和刀尖半径值。 12. 13. 14.可转位刀片的选择: 15.(1)刀片材料选择:高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方碳化硼或金刚石。 16.(2)刀片尺寸选择:有效切削刃长度、主偏角等。 17.(3)刀片外形选择:依据表面外形、切削方式、刀具寿命等。 18.(4)刀片的刀尖半径选择 19.1)粗加工、工件直径大、要求刀刃强度高、机床刚度大时选大刀尖半径值。 20.2)精加工、切深小、细长轴加工、机床刚度小选小刀尖半径值。 21.3.选择铣削刀具的考虑要点 22.在数控铣床上使用的刀具主要立铣刀、面铣刀、球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等。如图所示。常用到面铣刀、立 铣刀、球头铣刀和环形铣刀。除此以外还有各种孔加工刀具,如钻头(锪钻、铰刀、丝锥等)镗刀等。 23.面铣刀(也叫端铣刀)如图所示,面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可 转位结构,刀齿材料为高速钢或硬质合金,刀体为40Cr。

刀具主要几何角度及选择

--- ---- 嶺Sr吵叶#-------------------------- 刀具主要几何角度及选择 金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。如图1,各种多齿刀具或复杂刀具,就其一个刀齿而言,都相当于一把斧头的刀头。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。 图 1 刀具的切削部分 1?车刀切削部分的组成 车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成(如图2)

TJJt 左厨刀而 图2 硬质合金外园车刀 (1)前刀面刀具上切屑流过的表面 (2)主后刀面刀具上与工件上的加工表面相对着并且相互作用的表面,称为主后刀面 (3)副后刀面刀具上与工件上的已加工表面相对着并且相互作用的表面,称为副后刀面 (4)主切削刃刀具上前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃 (5)副切削刃刀具上前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃

= ”*-F” F = - = - FF ” - - F r””*”彳 F = * = -”-* = ”= -F- F== - . H- (6) 刀尖主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。刀尖实际是一小段曲线或直线,称修圆刀 尖和倒角刀尖。 2?车刀切削部分的主要角度 (1 )测量车刀切削角度的辅助平面 赧定主运动方向 运动方向 基百Pr

= ”*-F” F = - = - FF ” - - F r””*”彳 F = * = -”-* = ”= -F- F== - . H-

= ”*-F” F = - = - FF ”- - F r”””” F = * = -”-* = ”=-F- F== - . H-

加工中心刀具选择技巧

加工中心刀具選擇技巧 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容,它不仅影响数控机床的加工效率,而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展,使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能,特别是微机与数控机床的联接,使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成,一般不需要输出专门的工艺文件。 现在,许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能,这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题,比如,刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等,编程人员只要设置了有关的参数,就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此,数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的,这与普通机床加工形成鲜明的对比,同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则,在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨,给出了若干原则和建议,并对应该注意的问题进行了讨论。 一、数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上,因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为:①整体式;②镶嵌式,采用焊接或机夹式连接,机夹式又可分为不转位和可转位两种;③特殊型式,如复合式刀具,减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为:①高速钢刀具;②硬质合金刀具;③金刚石刀具;④其他材料刀具,如立方氮化硼刀具,陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为:①车削刀具,分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种;②钻削刀具,包括钻头、铰刀、丝锥等;③镗削刀具;④铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求,近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用,在数量上达到整个数控刀具的30%~40%,金属切除量占总数的80%~90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比,有许多不同的要求,主要有以下特点: ⑴刚性好(尤其是粗加工刀具),精度高,抗振及热变形小; ⑵互换性好,便于快速换刀; ⑶寿命高,切削性能稳定、可靠; ⑷刀具的尺寸便于调整,以减少换刀调整时间; ⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑,以利于切屑的排除; ⑹系列化,标准化,以利于编程和刀具管理。 二、数控加工刀具的选择

刀具涂层技术的现状及其发展趋势

刀具涂层技术的现状及其发展 趋势 机电商情网添加时间:2007-2-6 15:57:24 添加到我的收藏 1 引言 众所周知,刀具表面涂层技术是应市场需求而发展起来的一项优质表面改性技术,由于该项技术可使切削刀具获得优良的综合机械性能,不仅可有效地提高刀具使用寿命,而且还能大幅度地提高机械加工效率,因此该项技术已与材料、加工工艺并称为切削刀具制造的三大关键技术。为满足现代机械加工高效率、高精度、高可靠性的要求,世界各国都十分注重涂层技术的发展。目前我国刀具涂层技术的发展正处在一个十分关键的时刻,尤其是PVD 涂层技术,一方面原有的技术已不能满足切削加工日益变化的要求;另一方面国内各大工具厂涂层设

备已到了必须更新换代的时期,因此有计划、按步骤的发展PVD技术,不仅能促进我国切削刀具产品技术水平的提高,而且还可获得巨大的经济效益和社会效益。 2 国际刀具涂层技术的现状及发展趋势 刀具涂层技术目前仍可划分为两大类,即 CVD(化学气相沉积)和PVD技术(物理气相沉积)。 2.1 国际CVD技术的发展 CVD技术自上世纪六十年代出现以来,在硬质合金可转位刀具上得到了极为广泛的应用。在CVD工艺中,气相沉积所需金属源的制备相对容易,可实现TiN、TiC、TiCN、TiBN、TiB2、Al2O3等单层及多元多层复合涂层,其涂层与基体结合强度高,薄膜厚度可达7~9μm,相对而言,CVD涂层具有更好的耐磨性。八十年代中后期,美国85%的硬质合金

工具采用了涂层处理,其中CVD涂层占到了99%;九十年代中期,CVD涂层硬质合金刀片在涂层硬质合金刀具中仍占到了80%以上。但CVD工艺也有其先天性的缺陷,一是工艺处理温度高,易造成刀具材料抗弯强度的下降;二是薄膜内部为拉应力状态,使用中易导致微裂纹的产生;三是CVD工艺所排放的废气、废液会造成工业污染,对环境影响较大,与目前所提倡的绿色工业相抵触,因此九十年代中期后高温CVD技术的发展受到了一定的制约。 八十年代末Krupp Widia开发的PCVD(低温化学气相沉积)技术达到了实用水平,其工艺处理温度已降至450℃~650℃,有效地抑制了η相的产生,可进行TiN、TiCN、TiC等涂层,用于螺纹刀具、铣刀、模具等,但到目前为止PCVD工艺在刀具涂层领域内的应用并不十分广泛。 真正引起CVD技术发生突变的是九十年代中期新

刀具涂层有哪些-刀具涂层种类大全

刀具涂层有哪些 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理! 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上,利用气相沉积方 法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼 等超硬材料刀片上)而制备的。涂层作为一个化学屏障和热屏障,减少了刀具与工件间的扩 散和化学反应,从而减少了基体的磨损。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳 定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性,切削时可比未涂层刀具寿命提高3~5倍 以上,提高切削速度20%~70%,提高加工精度0.5~1级,降低刀具消耗费用20%~50%。 现状 涂层刀具已成为现代切削刀具的标志,在刀具中的使用比例已超过50%。切削加工中 使用的各种刀具,包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、 成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。 类别 涂层刀具有四种:涂层高速钢刀具,涂层硬质合金刀具,以及在陶瓷和超硬材料(金刚 石或立方氮化硼)刀片上的涂层刀具。但以前两种涂层刀具使用最多。在陶瓷和超硬材料刀 片上的涂层是硬度较基体低的材料,目的是为了提高刀片表面的断裂韧度(可提高10%以 上),可减少刀片的崩刃及破损,扩大应用范围。 新型涂层技术

Ti-Al-X-N新型涂层技术是利用气相沉积方法在高强度工具基体表面涂覆几微米高硬度、高耐磨性难熔Ti-Al-X-N涂层,从而达到减少刀具磨损,延长寿命,提高切削速度的目的。它是高档数控机床与基础制造装备国家重大专项课题取得的重要成果。 涂层方法 生产上常用的涂层方法有两种:物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。前者沉积温度为500℃,涂层厚度为2~5μm;后者的沉积温度为900℃~1100℃,涂层厚度可达5~10μm,并且设备简单,涂层均匀。因PVD法未超过高速钢本身的回火温度,故高速钢刀具一般采用PVD法,硬质合金大多采用CVD法。硬质合金用CVD法涂层时,由于其沉积温度高,故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相),导致刀片脆性破裂。 近十几年来,随着涂覆技术的进步,硬质合金也可采用PVD法。国外还用PVD/CVD 相结合的技术,开发了复合的涂层工艺,称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。即利用等离子体来促进化学反应,可把涂覆温度降至400℃以下(涂覆温度已可降至180℃~200℃),使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应,可保持刀片原有的韧性。据报道,这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。涂层材料 涂层材料须具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、不与工件材料发生化学反应、耐热耐氧化、摩擦因数低,以及与基体附着牢固等要求。显然,单一的涂层材料很难满足上述各项要求。所以硬质涂层材料已由最初只能涂单一的TiC、TiN、Al2O3,进入到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段。新开发的TiCN、TiAlN、TiAlN多元、超薄、超多层涂层与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合,加上新型的抗塑性变形基体,在改善涂层的韧性、涂层与基体

哈斯数控机床刀具及夹具的设置与管理

哈斯数控机床刀具及夹具的设置与管理 第一部分:工件夹具 首先应注意:在将任何类型的工件夹具放置在机床工作台上之前,应确保工作台清洁,没有任何切屑或者其他碎屑。夹具与机床之间的切屑以及其他碎屑对二者都会造成损坏。卡在夹具与工作台之间的金属屑可能导致夹具摇晃,所加工的部件也会产生较大误差。同时应确保工作台上安装的所有装置保持清洁。 必须使用镗磨油石打磨定位表面。由此可确保定位表面不会存在任何可能损坏工作台的毛刺、勾缝。如果预备将工件夹具保留在工作台上,应涂抹少量防锈油或者WD-40?,避免工作台和工件夹具生锈、腐蚀。 在设置哈斯CNC铣床时首先需要确定如何在机床上固定工件。铣削加工操作中有三种基本类型的工件夹具:台钳、夹钳以及卡盘。在机床上固定工件的最常用方法为铣床台钳。为了精确加工,在设置台钳时必须使夹紧表面平行于X或Y轴。该操作可通过指示器实现。按照下面的简单程序可快速、轻松测量铣床台钳。 1.在工作台上安装铣床台钳,将T形螺母以及螺栓放置到位。 2.紧固台钳右侧的螺栓,只需稍稍拧紧左侧的螺栓。 3.将磁性底座放在Z轴头部底端的任意位置。为了确保显示读数精确,磁性底座应安装在头部的坚固部位。缓进机床轴,使指示器头部到达台钳右侧,位于希望测量的夹紧表面上。查看指示器的头部,使其表盘显示读数,并设置零位。 4.在整个夹紧表面上缓缓移动指示器,在台钳左侧停止。确定台钳需要移动的方向,轻敲台钳直至指示器返回零点。注:右侧螺栓紧固,台钳将围绕该点旋转。使指示器慢慢返回台钳右侧,复位零点。慢慢返回左侧,轻敲台钳,直至指示器显示零点。现在应已非常接近平行位置。重复上述步骤,直至指示器在整个表面保持零点。

夹具、刀具的选择及切削用量的确定

夹具、刀具的选择及切削用量的确定 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 一、夹具的选择、工件装夹方法的确定 1.夹具的选择 数控加工对夹具主要有两大要求:一是夹具应具有足够的精度和刚度;二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时,通常考虑以下几点: 1)尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具,避免采用专用夹具,以缩短生产准备时间。 2)在成批生产时才考虑采用专用夹具,并力求结构简单。 3)装卸工件要迅速方便,以减少机床的停机时间。 4)夹具在机床上安装要准确可靠,以保证工件在正确的位置上加工。 2.夹具的类型 数控车床上的夹具主要有两类:一类用于盘类或短轴类零件,工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘(三爪、四爪)中,由卡盘传动旋转;另一类用于轴类零件,毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间,工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。 数控铣床上的夹具,一般安装在工作台上,其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如:通用台虎钳、数控分度转台等。

3.零件的安装品质新空间 数控机床上零件的安装方法与普通机床一样,要合理选择定位基准和夹紧方案,注意以下两点: 1)力求设计、工艺与编程计算的基准统一,这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。2)尽量减少装夹次数,尽可能在一次定位装夹后,加工出全部待加工表面。 二、刀具的选择及对刀点、换刀点的设置 1.刀具的选择 与普通机床加工方法相比,数控加工对刀具提出了更高的要求,不仅需要刚性好、精度高,而且要求尺寸稳定,耐用度高,断屑和排屑性能好;同时要求安装调整方便,这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。(1)车削用刀具及其选择数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀以及成型车刀三类。 1)尖形车刀尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成,如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。 尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同,但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑,并应兼顾刀尖本身的强度。2)圆弧形车刀圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖,应此,刀位点不在圆弧上,而在该圆弧的圆心上。 圆弧形车刀可以用于车削内外表面,特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点:一是车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上

涂层刀具的应用现状及发展趋势

涂层刀具的应用现状及发展趋势 涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。通过涂层可以提高切削刀具抗各种磨损的能力,延长了刀具的寿命,提高了被加工零件的表面精度,也提高了切削速度和进给速度,从而提高金属切削效率。本期话题, 主要讨论刀具涂层技术的最新进展情况和发展前景。 涂层刀具的应用现状及发展趋势 涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。通过涂层提高了切削刀具抗各种磨损的能力,延长了刀具的寿命,提高了被加工零件的表面精度,也提高了切削速度和进给速度,从而提高了金属切削效率。今天,在切削刀具主流材料的硬质合金中,涂层硬质合金刀具占了80%,而其中CVD(化学涂层)又占了60%~ 65%,其余为PVD(物理涂层)。 在CVD涂层方面,包括TiCN、TiC、TiN、ZrCN和Al2O3等各种化合物的多层复合涂层对改善涂层的综合性能,如结合强度、韧性、耐磨性和抗磨性及耐腐蚀性具有良好的效果。现在典型的VCDTiN(外层)+ Al2O3(中层)+TiCN(内层)多层式结构正在从涂层工艺上和涂膜的厚度上得到进一步改善。MTCVD (中温化学涂层)因有较低的工艺温度和较快的沉积速率使得涂层与基体分界面上的脆性η相最小化,同时减少了在高温CVD涂层中常见的由高温导致的拉伸裂纹,因此,MTCVD TiCN涂层已成为CVD多层涂层中的一个主要构成,这种MTVCD已用于α- Al2O3涂层,如ISCAR的α-IC9150、α-IC9250、α-IC9350和α-IC4100等,提升了涂层与基体的结合强度和抗后面磨损、前面磨损和抗粘附的能力。 在PVD涂层方面,也从单一的TiN或TiCN或TiAlN涂层发展到现在的复合涂层即硬涂层+软涂层。为适应更高切削速度和干式切削的要求,涂层刀具的红硬性成为近几年PVD技术的开发热点。TiAlN的改进涂层AlTiN提高了薄膜中Al的含量(Al含量大于50%),提升了涂层的红硬性、化学稳定性和抗氧化的性能,如ISCAR的Al-IC910(加工铸铁和钢)、Al-IC900、Al-IC930(加工钢、不锈钢、硬钢、铸铁、 高温合金等)。 现代刀具涂层发展的一个重要特征就是复合化,为了提高其综合性能,涂层材料复合、涂层层复合以及CVD 与PVD复合,如ISCAR的DT7150(K05-K25)通过MTCVD Al2O3和PVD TiAlN复合涂层,提高了材质的综合性能,用于高速加工灰铸铁和球墨铸铁。而多样化是刀具涂层发展的另一个趋势,有各种氮化物、氧化物涂层材料,还有TiB、SN涂层、金刚石涂层、立方氮化硼涂层等等。多样化的深层次原因是专业化,即针对不同的需求采用不同的涂层,并能对涂层的组分、百分比、结构及厚度在更大范围内加以控制和改变,以适应不同的被加工材料和不同的切削条件,从而显著地提高刀具的切削性能。如CrAlN涂层,以Cr 元素替代Ti元素,具有3200HV硬度和1100℃的氧化温度,与TiAlN相比韧性更好,更适合断续切削和难加工材料的加工;以Si元素代替Al元素的涂层可获得用于硬切削的TiSiN,也可获得有润滑性的CrSiN,更适合用于铝、不锈钢等粘附性强的材料加工。此外,涂层材料的细微化是现代刀具涂层发展的另一个令人关注的趋势,纳米复合涂层正在越来越多的地方得到应用。在未来,刀具涂层将是一个系统的概念,即刀具涂层必须根据不断变化的现代切削应用条件来进行系统的组合,这是一种与传统观念中的“在刀具上涂覆一层薄膜”截然不同且复杂得多的系统工程方法,这需要我们进行系统思考。 刀具涂层进展概况 现代切削面临着不断发展的高速、高效、高精加工要求和愈来愈多的高强度、高韧性、难切削等高能级材

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