产品分类

新闻资讯

改进涂层让车削刀片发挥更大效能

时间:2017.06.12    浏览69次

   “工欲善其事,必先利其器”,这句古话对切削加工而言,“器”指的是刀具和机床。机床使刀具和工件作必要的相对运动。而刀具则在相对运动中切削工件,它作为利器,既要有好的材料,又要有先进合理的几何形状。对车削刀片来说,材料包括基体材料和涂层材料,几何形状则和断屑槽设计密切相关。用户有的需要着重提高车削钢的效率、稳定性,有的则需要有较广阔的通用性,对于刀具制造商而言就应从不同的方向去研发用户对这些新产品的不同需求,以满足他们个性化的差异。




     本期中,通过一些共性问题的剖析,将分别进行阐述。




     涂层与刀片




     刀片的损伤形式主要分为磨损和破损(崩刃)。涂层硬度高低和厚度直接影响刀片的耐磨性,其韧性则会影响刀片承受冲击的耐破损性。切削时,刀片表面粘结物的形成和在持续加工时,被强制脱落也会造成磨损和破损。涂层材料在耐热、耐化学物方面的稳定性越好、被切削材料的亲和性越差的情况下,就越不易产生粘结和相应的损伤。涂层的导热系数也很重要,它是涂层物质在加工时生成切削热后的导出能力,导热系数值低,热导出能力则差,使热难以传入刀片,将热传给切屑随之排出,可以减少刀片的热磨损。




     在硬质合金等基体材料表面涂敷数微米硬质物质,可使切削刀具获得基体材料的韧性,并兼备所涂硬质物质的高硬度。一般涂层厚度不超过刀片厚度的0.2%就可使刀片及刀具的切削性能发生很大的变化和提高。所以涂层刀片及其刀具的应用越来越广。不同的情况下,通过沉积不同的涂层,可以提高各种条件下的切削效率,延长刀具寿命。现在无涂层的刀片及刀具仅用于某些特殊防粘结的加工与非铁金属加工等情况,以及要求低成本的场合。




     涂层一般分化学气相沉积CVD(Chemical Vapor Diposition)和物理气相沉积PVD(Physical Vapor Diposition)两种方法。CVD涂层生成的基本原理是在高温(900-1100℃)炉中,送入含化合物的气体,使它在被涂物体的表面产生化学反应,而在其表面沉积硬质物质的方法。PVD涂层的生成原理则是利用真空附着,通过离子镀、溅射、离子混合等物理方法,在较低温度(100-700℃)条件下,在被涂物体表面沉积硬质物质的方法。




     CVD涂层由于处理温度高,故只能涂在耐高温的基体材料上。CVD涂层与基体的结合力强,可形成较厚的涂层。通过更换原料气体,还可以在同一处理炉中,连续涂敷多种物质。故能用于高速、大进给、大切深以及单位时间要求去除材料体积较大的情况下。一般情况下,车削用刀片主要用CVD方法沉积涂层,以提高其切削性能。由于它和基体材料的热膨胀系数不同,易产生拉伸残余应力。这对刀片的耐破损性耐疲劳性不利。




     再来看看PVD涂层的优点,其可在较低的温度条件下进行涂敷,因此对基体耐热性要求低,涂敷时刀刃强度韧性不降低,涂层较薄,涂层膜上产生压缩残余应力、耐破损性耐疲劳性也较好。按ISO国际标准,切钢用的刀片材料标为P、不锈钢为M、铸铁为K、有色金属为N、耐热钢为S、高硬钢为H。每种材料按其性能成分又分为01,10,20,30,40几类。号码越小则越硬,越大越韧。如切钢用的刀片材料注为:P01,P10.....P40,其余类同。针对不同材料不同切削条件,应用与不同代号相当材料的刀片去加工。