在未來五年內(nèi)，高速切削假凿、硬加工及干式切削等現(xiàn)代切削方式將在全球哮霹、尤其是中國獲得廣泛應(yīng)用。為滿足生產(chǎn)效率的需要扳啃，無論是機床制造商或是刀具制造商均必須為此作好充分準(zhǔn)備蓄棘。而涂層則在其中扮演著相當(dāng)關(guān)鍵的作用。值得指出的是：考慮到未來對切削刀具各種需求的增加危婚，刀具制造商不得不將刀具視為一個系統(tǒng)來對待褥欺。刀具基體材料、幾何形狀峦仲、刃口的處理以及涂層必須根據(jù)不同應(yīng)用條件進行系統(tǒng)匹配盔鬼。除此之外，切削參數(shù)也是必須綜合考慮的因素之一质瘸。如果切削參數(shù)變得非撑龋苛刻，那么僅僅依靠改變涂層將無法獲得理想的性能結(jié)果磨爪。  

　　目前人們將研究重點放在了對(Ti儒恋，Al)N基涂層的改進上以滿足應(yīng)用領(lǐng)域?qū)χT如抗氧化性能、熱穩(wěn)定性能及熱硬度等需求的不斷提高露乏。目前通過采用高電離濺射技術(shù)(H.I.S)可獲得最先進的(Ti碧浊，Al)N涂層，測試結(jié)果顯示這種涂層與不同的基體材料均具有極佳的結(jié)合力且尤其適合于高性能切削領(lǐng)域(HPC)瘟仿。與其它PVD技術(shù)(如ARC技術(shù))不同的是箱锐，H.I.S技術(shù)可直接將被蒸發(fā)材料從固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，因此可根本避免采用ARC技術(shù)時蒸發(fā)材料在熔融狀態(tài)中以液滴的形式沉積于工件表面的現(xiàn)象劳较，從而通過H.I.S獲得的涂層具有表面非常光滑平整的特點驹止。這一點對于那些需要很好的切屑流和高切屑去除率的應(yīng)用場合來說非常重要。H.I.S另一個優(yōu)點是观蜗，由于被蒸發(fā)材料在沉積過程中直接從固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)臊恋，因此對材料的選擇幾乎沒有任何限制，換句話說墓捻，這意味著即使是非導(dǎo)電材料也可用做被蒸發(fā)材料抖仅。正是基于此靈活性，H.I.S技術(shù)成為未來創(chuàng)新性涂層開發(fā)過程中一種最具潛力的涂層技術(shù)砖第。  

　　目前撤卢，推出了一種稱為Supernitrides的新的涂層種類。Supernitrides最顯著的特征在于其致密的納米組分結(jié)構(gòu)，同時成分中含有可生成不同氧化物的高含量元素昂贷。這類涂層將硬質(zhì)涂層卓越的抗磨損性能及傳統(tǒng)的氧化涂層所具有的化學(xué)穩(wěn)定性完美地結(jié)合起來保懈，在應(yīng)用中表現(xiàn)出極佳的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性。值得一提的是拆翘，這一代表著未來發(fā)展趨勢的涂層種類只能通過“等離子輔助濺射技術(shù)”如H.I.S或H.I.P(高電離脈沖)獲得锉辫。涂層的形態(tài)及構(gòu)成(如鋁含量、結(jié)構(gòu)囊脉、表面光潔程度等)可根據(jù)應(yīng)用需要進行最佳設(shè)計瑰兄。對不同的被加工材料如CGI、42CrMo4组缎、鑄鐵滔壳、工具鋼等進行的鉆、銑朴轰、滾削和車削加工測試結(jié)果證實了(Ti武填，Al)N基Supernitrides的優(yōu)越性能。  

　　出色的熱穩(wěn)定性唆阿、極佳的熱硬度和抗氧化性能益涧，再加上合適的韌性，使得加工過程中產(chǎn)生的大量熱被切屑帶走驯鳖。涂層中的鋁含量越高闲询，切削過程中表面產(chǎn)生Al2O3薄膜的速度越快，從而對刀具起到更為有效的保護作用浅辙。從對42CrMo6材料進行車削加工的案例可以看到扭弧，切屑的彎曲度很大，這種形狀有利于切屑帶走大量的熱量记舆。根據(jù)鋁含量的狀況鸽捻，熱穩(wěn)定溫度和相應(yīng)的化學(xué)穩(wěn)定溫度可達到1100℃。鋁含量越高泽腮，化學(xué)穩(wěn)定性越好御蒲。通過顯微圖片可以看出這些鋁含量為63%的薄膜呈納米組分結(jié)構(gòu)。與此同時诊赊，涂層硬度可提高到3.500～3.700Vickers左右厚满。  

　　有一種用于低硅鋁合金和有色金屬材料加工的硼基(boron)涂層，這種涂層目前也僅可通過高電離脈沖技術(shù)(H.I.P)獲得楚餐。稱之為TiBx或TiBN的涂層非常不容易與鋁粘結(jié)斤卒，即與鋁的親和力很低，從而可以避免在鋁加工過程中最為頭痛的積屑瘤問題撇扯。但同時要注意的是连谁，刀具表面的光滑狀況是成功進行鋁加工的一個至關(guān)重要的因素绸搞，刀具表面保持較低的粗糙度，使得流動的切屑無法獲得機械性黏結(jié)于刀具表面的任何機會醋皂。這個事例也說明了刀具本身表面形態(tài)及涂層表面狀況將共同影響整個切削過程。歐洲有些刀具制造商建議在進行鋁加工時采用后刀面進行過拋光處理的刀片舟到。當(dāng)然辖芍，對于這種應(yīng)用場合，除了對表面進行拋光處理外章理，還同時需要其它很多專有技術(shù)的配合所硅。針對航空鋁合金的加工實例表明：不僅刀具的使用壽命獲得了顯著提高，同時切削速度和進給分別提高了2倍和6倍杂蒙。在航空工業(yè)中采用這種稱為Aluspeed的(Ti营稼，B)基涂層，可以大幅度地提高生產(chǎn)率台腥。  

　　隨著未來將有越來越多的纖維和微粒增強材料及金屬復(fù)合材料在汽車制造行業(yè)中被采用宏赘，那些具有較高抗磨損性能的材料(如金剛石)將會在提高機械加工生產(chǎn)率方面發(fā)揮獨到作用。對于EDM石墨電極加工等研磨磨損為主要磨損形式的應(yīng)用場合黎侈，金剛石涂層是最佳選擇察署。  

　　正如ISCAR公司總裁Jacob Harpaz先生所說，在中國的汽車工業(yè)中峻汉，高硅鋁合金材料(Si＞8%)將發(fā)揮越來越重要的作用贴汪。為了使刀具獲得非常光滑平整的表面以防止積屑瘤和鋁材料的堆積，非常有必要采用納米晶體結(jié)構(gòu)的金剛石涂層休吠。  

　　采用最新設(shè)計的未涂層刀具和金剛石涂層刀具對含30%SiC的MMC材料進行鉆削加工的對比結(jié)果表明扳埂，未涂層鉆頭在加工了12個孔后刀具出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的磨損，而金剛石涂層刀具在加工完90個孔后竟然幾乎看不到磨損瘤礁。需要說明的是阳懂，采用PVD涂層也無法提高用于這種材料加工的刀具性能。  

　　我們來了解一下未來涂層及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢蔚携。脈沖直流等離子體增強濺射技術(shù)使氣體控制等離子向材料控制等離子的轉(zhuǎn)變成為可能希太。高電離脈沖技術(shù)(H.I.P)提供了新的機會：有史以來第一次可以在低于450℃的工藝溫度下沉積晶體氧化鋁(Al2O3)薄膜。通過這種技術(shù)便可以初次將(Ti那辰，Al)N基涂層與厚度較大的Al2O3涂層組合起來拳鹉。傳統(tǒng)CVD將無法實現(xiàn)這種組合，原因在于(Ti绑燃，Al)N為亞穩(wěn)性乍之，無法通過CVD合成。而該兩種涂層的組合方式在柄狀刀具上的應(yīng)用將成為未來一種新型的涂層方案出毁。  

　　在將(Ti促奇，Al)N基涂層上沉積厚度較大晶體Al2O3薄膜的涂層系統(tǒng)應(yīng)用于GGG及42CrMo4材料加工的初步測試中，獲得了肯定的結(jié)果。同時我們還可進行晶體Al2O3與其它涂層的組合露龙。  

　　另一種新的涂層種類稱為TiAlBN基抗磨損潤滑涂層撵靴。通過改變其硼含量可影響其形態(tài)和性能從而更好地滿足應(yīng)用需要。這種薄膜的獨到之處在于表面潤滑薄膜的“實時”產(chǎn)生注辜≌衅觯“實時”的意思即在使用過程中隨著升溫，硼會向接觸地帶涂層表面擴散策洒，并在表面生成BN和(或)B2O3粉私。眾所周知BN和(或)B2O3具有杰出的潤滑性能。對CK45的鉆削加工初步結(jié)果顯示出這些涂層極為樂觀的性能狀況近零。通過對TiAlBN涂層鉆頭進行精拋光后處理诺核，可使其性能相對目前最先進的涂層提高336%。需要補充說明的是久信，我們所指的目前最先進的涂層鉆頭應(yīng)用于濕式加工條件窖杀，而TiAlBN涂層鉆頭則采用的是干式切削。  

　　形象地說入篮，“目前人們還是通過切削刃來獲得利潤陈瘦，”即為了提升刀具質(zhì)量，刀具制造商必須通過優(yōu)化基體材質(zhì)潮售、制造工藝(如研磨)痊项、幾何形狀的設(shè)計、表面刃磨酥诽、刃部處理等方式鞍泉，同時還需與涂層專家緊密合作以實現(xiàn)刀具與表面涂層的最佳組合。在未來肮帐，涂層刀具必須根據(jù)不斷變化的現(xiàn)代切削應(yīng)用條件來進行系統(tǒng)組合咖驮，與傳統(tǒng)觀念中的“在刀具上涂覆一層薄膜”相比，這是一種截然不同且非常復(fù)雜的工程方法代徒。

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