分析日本機(jī)床和涂層刀具技術(shù)領(lǐng)先的原因
日本各工具制造廠正夜以繼日地研發(fā)新技術(shù)并投入涂層刀具生產(chǎn)中娶讽。本文以三菱材料公司開發(fā)并運(yùn)用于產(chǎn)品中的新技術(shù)為例冯痢,介紹涂層刀具技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r野芒。雖然日本生產(chǎn)的涂層刀具進(jìn)入國際市場較晚呜师,但由于不斷投入先進(jìn)技術(shù)娶桦,使其在世界涂層刀具領(lǐng)域已步入技術(shù)領(lǐng)先的地位。
1.從市場需求看涂層刀具的技術(shù)發(fā)展前景
從提高產(chǎn)品精度和質(zhì)量汁汗、降低環(huán)境污染的角度出發(fā)衷畦,日本國內(nèi)的機(jī)械制造業(yè)在生產(chǎn)現(xiàn)場展開了一場轟轟烈烈的生產(chǎn)技術(shù)和加工技術(shù)革新。
但在加工技術(shù)的革新過程中知牌,涂層刀具的某些性能事實上并沒有完全達(dá)到用戶的要求祈争,影響刀具壽命的切屑粘結(jié)現(xiàn)象就是其中之一。就是說角寸,雖然涂層刀具在耐磨性能和耐崩刃性能上取得了飛躍發(fā)展菩混,但在如何克服切屑粘結(jié)現(xiàn)象以提高性能方面還不夠先進(jìn)。這種切屑粘結(jié)現(xiàn)象造成的損害在以不銹鋼叁席、球墨鑄鐵為代表的難切削材料的加工中時有發(fā)生棍潜。因為它屬于非正常磨損,且難以預(yù)料蚕察,所以刀具壽命的變化幅度較大针如。由于存在這種不穩(wěn)定因素,通常在加工時不得不把可加工工件數(shù)指標(biāo)設(shè)定得較低犯党,這在一定程度上影響了加工成本的降低艇泡。
因此,通過提高刀具切削刃的表面光滑性示董,防止刀具與被切削材料產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象徘敦,從而獲得加工性能改善的切削刀片就顯得尤為重要翅殃。雖然這些表面光滑技術(shù)都是以最大限度地發(fā)揮涂層材料本身的耐磨耗性能,從而提高加工穩(wěn)定性為目的虾钾,但各個公司采用的策略和方法卻各有不同臊娩,有的是采用機(jī)械方法,有的則是通過改善涂層組織來獲得表面光滑的切削刃透嫩。
2.表面光滑技術(shù)所適用的產(chǎn)品
在CVD涂層刀片常用的加工速度范圍內(nèi)框全,由于切削刃要承受500℃以上的高溫,因此多數(shù)基體材料上都涂覆了熱穩(wěn)定性能優(yōu)良的A12O3膜干签。A12O3涂層屬于結(jié)晶性陶瓷津辩,如果為了提高耐磨性而涂得太厚,鍍膜表面的凹凸度也會隨之增加容劳,表面粗糙度加大喘沿。在切削過程中,被切削材料容易粘結(jié)在刀具表面竭贩,且在斷續(xù)切削時難以有效地分散加工沖擊力蚜印,從而容易導(dǎo)致積屑瘤、崩刃等異常損傷的發(fā)生
三菱材料公司很早就開始進(jìn)行利用涂層刀具表面光滑技術(shù)來提高刀具切削性能的研發(fā)工作留量,并實施了多項研發(fā)成果窄赋。作為第一項應(yīng)用于產(chǎn)品的表面光滑技術(shù),在用于高速車削不銹鋼的刀片牌號US7020上楼熄,經(jīng)CVD涂層后實施了機(jī)械處理的表面光滑技術(shù)忆绰。在強(qiáng)韌的硬質(zhì)合金基體材料上涂覆了以柱狀晶TiCN膜和微粒光滑的A12O3膜為主體的多層硬質(zhì)膜后,該涂層刀具在不銹鋼的切削加工中顯示出優(yōu)良的切削性能可岂,再加上采用了如前所述的表面光滑技術(shù)律馏,有效抑制了被切削材料對切削刃的粘結(jié)現(xiàn)象。對于不銹鋼加工而言僵息,即使在V=200m/min的高速切削的條件下腥浪,也能保證穩(wěn)定的刀具壽命。
另外刷男,在用于車削鋼材的代表性刀片牌號UE6010和UE6020上也可采用表面光滑技術(shù)袖蝙。適用于上述材質(zhì)的表面光滑技術(shù)稱為“光滑涂層技術(shù)”,是采用特殊的CVD技術(shù)剪碱,通過控制涂層生長來獲得光滑的涂層表面羊耸。它是一種非機(jī)械處理方式,可在不損傷涂層的情況下實現(xiàn)涂層表面的光滑性穆递。
3.最佳的“全黑超級光滑涂層”技術(shù)
在車削加工鑄鐵用的最新刀片牌號UC5105和UC5115上葵伟,運(yùn)用了獨(dú)特的化學(xué)處理表面光滑技術(shù)與機(jī)械光滑技術(shù)有機(jī)結(jié)合的復(fù)合表面處理技術(shù)——“全黑超級光滑涂層”。這項技術(shù)的運(yùn)用可使涂層表面的光滑性達(dá)到極致。
除了表面光滑技術(shù)以外夕谬,另一種全新的涂層材料高耐磨技術(shù)也適用于上述牌號增队。對于切削刀具而言,球墨鑄鐵屬于特別難切削的材料之一哲银。但由于應(yīng)用了UC5105扛吞、UC5115牌號,使刀具的異常損傷大幅度減少荆责,解決了球墨鑄鐵加工難題滥比。另外,以高硬度硬質(zhì)合金為基體材料的UC5105牌號的應(yīng)用做院,使傳統(tǒng)的涂層刀具難以完成盲泛、屬于陶瓷刀具切削領(lǐng)域的鑄鐵高速加工成為可能。
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