改變刀具基體

　　通過在1-5μm范圍內(nèi)改變碳化鎢的粒度皇筛，刀具制造商可以改變硬質(zhì)合金數(shù)控刀具的基體性能穗免〔蚬拢基體材料的粒度對于切削性能和刀具壽命起著重要作用猛屋。粒度越小食召，刀具的耐磨性越好。反之颗手，粒度越大付杰，刀具的強(qiáng)韌性越好。細(xì)顆吝读基體主要用于加工航空牌號材料(如鈦合金蚓橡、Inconel合金和其他高溫合金)的刀片。

　　此外矛唤，將硬質(zhì)合金刀具材料的鈷含量提高6%-12%抠佩，可以獲得更好的韌性。因此醇舶，可以通過調(diào)整鈷含量來滿足特定切削加工的要求姻蚓，無論這種要求是韌性還是耐磨性宋梧。

　　刀具基體的性能還可以通過在接近外表面處形成富鈷層匣沼，或者通過在硬質(zhì)合金材料中有選擇性地添加其他合金元素(如鈦、鉭捂龄、釩释涛、鈮等)而獲得增強(qiáng)。富鈷層可以顯著提高切削刃強(qiáng)度倦沧，從而提高粗加工和斷續(xù)切削刀具的性能唇撬。

　　此外，在選擇與工件材料和加工方式相匹配的刀具基體時(shí)展融，還表現(xiàn)考慮另外5種基體特性——斷裂韌性窖认、橫向斷裂強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度告希、硬度和耐熱沖擊性能扑浸。

　　例如，如果硬質(zhì)合金刀具出現(xiàn)沿切削刃崩刃的現(xiàn)象，就應(yīng)該選用具有較高斷裂韌性的基體材料喝噪。而在刀具出現(xiàn)切削刃直接失效或破損的情況下憔剂，可能采用的解決方案是選用具有較高橫向斷裂強(qiáng)度或較高抗壓強(qiáng)度的基體材料。

　　對于切削溫度較高的加工場合(如干式切削)期第，通常應(yīng)該首選硬度較高的刀具材料艳拿。在可以觀察到刀具產(chǎn)生熱裂紋的加工場合(在銑削加工中最常見)，建議選用耐熱沖擊性能較好的刀具材料舌必。

　　對刀具基體材料的優(yōu)化改進(jìn)可以提高刀具的切削性能陷字。

　　例如，伊斯卡(Iscar)公司用于加工鋼件的SumoTec刀片牌號的基體材料具有較好的抗塑性變形能力巫紧，從而能減小硬脆的刀片涂層產(chǎn)生微裂紋的可能性仲侈。通過對SumoTec刀片的二次加工，減小了其涂層的表面粗糙度和微裂紋蓖社，從而降低了刀片表面的切削熱以及由此引起的塑性變形和微裂紋秆惑。

　　此外，一種加工鑄鐵用刀片的新型基體具有更好的耐熱性衍止，從而可以采用更高的切削速度進(jìn)行加工哗蛋。

　　選擇正確的涂層

　　涂層也有助于提高刀具的切削性能。目前的涂層技術(shù)包括：

　≡暗！①氮化鈦(TiN)涂層：這是一種通用型PVD和CVD涂層届谈，可以提高刀具的硬度和氧化溫度。

　⊥涮②碳氮化鈦(TiCN)涂層：通過在TiN中添加碳元素艰山，提高了涂層的硬度和表面光潔度。

　∮缴痢③氮鋁鈦(TiAlN)和氮鈦鋁(AlTiN)涂層：氧化鋁(Al2O3)層與這些涂層的復(fù)合應(yīng)用可以提高高溫切削加工的刀具壽命曙搬。氧化鋁涂層尤其適合干式切削和近干切削。AlTiN涂層的鋁含量較高鸽嫂，與鈦含量較高的TiAlN涂層相比纵装，具有更高的表面硬度。AlTiN涂層通常用于高速切削加工据某。

　∠鹇Α④氮化鉻(CrN)涂層：這種涂層具有較好的抗粘結(jié)性能，是對抗積屑瘤的首選解決方案癣籽。

　⊥彀Α⑤金剛石涂層：金剛石涂層可以顯著提高加工非鐵族材料刀具的切削性能，非常適合加工石墨筷狼、金屬基復(fù)合材料片家、高硅鋁合金和其他高磨蝕性材料掰废。但金剛石涂層不適合加工鋼件，因?yàn)樗c鋼的化學(xué)反應(yīng)會破壞涂層與基體的粘附性能缴碉。

　　近年來敢添，PVD涂層刀具的市場份額有所擴(kuò)大，其價(jià)格也與CVD涂層刀具不相上下叁乍。CVD涂層的厚度通常為5-15μm季训，而PVD涂層的厚度約為2-6μm。在涂覆到刀具基體上時(shí)则沃，CVD涂層會產(chǎn)生不受歡迎的拉應(yīng)力;而PVD涂層則有助于對基體形成有益的壓應(yīng)力肝庸。較厚的CVD涂層通常會顯著降低刀具切削刃的強(qiáng)度。因此章迎，CVD涂層不能用于要求切削刃非常鋒利的刀具吓死。

　　在涂層工藝中采用新的合金元素可以改善涂層的粘附性和涂層性能。例如焚寂，伊斯卡公司的3PSumoTec處理技術(shù)能提高PVD和CVD兩類涂層的韌性普晌、光滑程度和抗崩刃性能。SumoTec涂層技術(shù)還能減小摩擦沧奴，從而降低加工中的能量消耗痘括，同時(shí)提高對積屑瘤的抵抗能力。

　　SumoTec涂層工藝可以減少刀片在CVD涂層后冷卻時(shí)因收縮率不同而在刀片表面產(chǎn)生的微裂紋滔吠。同樣纲菌，該工藝還能消除PVD涂層時(shí)在涂層表面產(chǎn)生的有害液滴，從而使涂層表面更光滑疮绷，使刀片在加工時(shí)切削溫度更低翰舌、壽命更長、形成更理想的切屑流冬骚，以及能采用更高的切削速度椅贱。

　　另一個(gè)例子是伊斯卡公司的Do-Tec涂層技術(shù)。該技術(shù)可在中溫CVDAl2O3涂層上沉積一層TiAlNPVD涂層唉韭。這種復(fù)合涂層具有很好的耐磨性和抗崩刃性夜涕，非常適合用于高速切削鑄鐵的各種刀片牌號犯犁，其預(yù)期的切削速度可達(dá)到650-1200sfm以上(取決于工件材料的類型和加工條件)属愤。

　　切削刃的制備

　　在許多情況下，刀片切削刃的制備(或稱刃口鈍化)已成為決定加工成敗的分水嶺口迟。鈍化工藝參數(shù)需根據(jù)特定的加工要求而定岗命。例如，用于高速精加工鋼件的刀片對刃口鈍化的要求就與用于粗加工的刀片有所不同保蒲。

　　刃口鈍化可應(yīng)用于加工幾乎任何類型碳鋼或合金鋼的刀片品救，而在加工不銹鋼和特殊合金材料的刀片上，其應(yīng)用則有一定限制。鈍化量可以小至0.007mm他景，也可以大到0.05mm捅振。為了在條件惡劣的加工中起到增強(qiáng)切削刃的作用，還可以通過刃口鈍化形成微小的T型棱帶托足。

　　一般來說怯糠，用于連續(xù)車削加工以及銑削大部分鋼和鑄鐵的刀片需要進(jìn)行較大程度的刃口鈍化。鈍化量取決于硬質(zhì)合金牌號和涂層類型(CVD或PCD涂層)妒穷。對于重度斷續(xù)切削加工刀片瓦统，對刃口進(jìn)行重度鈍化或加工出T型棱帶已成為一種先決條件。根據(jù)不同的涂層類型橡舟，鈍化量可接近0.05mm金矛。

　　與此相反，由于加工不銹鋼和高溫合金的刀片容易形成積屑瘤勺届，因此要求切削刃保持鋒利驶俊，只能進(jìn)行輕微鈍化(可小至0.01mm)，甚至還可以定制更小的鈍化量免姿。同樣废睦，加工鋁合金的刀片也要求具有鋒利的切削刃。

　　例如养泡，伊斯卡公司生產(chǎn)各種具有螺旋切削刃的刀片嗜湃，這種切削刃的廓形是圍繞一個(gè)圓柱面沿軸向均勻移動而形成的。這種近似于螺旋線的螺旋刃設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)之一是切削運(yùn)動更平滑澜掩。

　　與直線刃的切削方式不同购披，螺旋切削刃模擬了螺旋槽立銑刀的運(yùn)動方式。切削刃是在“螺旋”運(yùn)動中逐漸進(jìn)入切削肩榕，而不是全部同時(shí)進(jìn)入切削刚陡，從而可減輕顫振，獲得更好的加工表面光潔度株汉。

　　此外筐乳，螺旋切削刃能承受更大的切削負(fù)荷，獲得更高的金屬去除率狱槽，同時(shí)還能減小應(yīng)力涨给。由于作用于刀具的切削壓力和切削熱降低，因此螺旋切削刃的另一個(gè)優(yōu)勢是可以延長刀具壽命屿帕。

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