機械零件絕大多數(shù)是由碳素鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼制成贩毕。車削此類材料時，多形成帶狀切屑。為從毛坯上切除切屑倚胀，刀片需承受巨大的負荷，被切除的切屑從刀片前刀面快速滑出所脉，它在與刀片的相對運動中產(chǎn)生劇烈摩擦而形成高溫可款，故刀片材料不但要耐磨，而且要耐高溫克蚂，在高溫下保持硬度闺鲸。所以切削此類材料應選用含TiC+TaC比例較多的P類硬質(zhì)合金。當今為提高切削效率和切削速度埃叭，進給速度愈來愈高摸恍，P類硬質(zhì)合金刀片已不能勝任。在上世紀中葉赤屋，人們開發(fā)了在P類硬質(zhì)刀片上再沉積一層高硬度的膜立镶，稱之為涂層(coating)。涂層厚度僅約為刀片厚度的0.2%类早，可以大大提高刀片壽命媚媒，且能適應更高的切削速度。這幾十年來涂層技術也在不斷發(fā)展涩僻，如由單層發(fā)展到多層甚至納米多層缭召；涂層厚度也由幾μm增至十幾μm甚至更多，涂層材料的種類令哟、性能及沉積技術也越來越先進恼琼。作為基體材料的硬質(zhì)合金也由單一各向同性發(fā)展到適應加工要求的具有梯度性能結(jié)構(gòu)等。
針對這些工件材料的切削加工要求瓜收，三菱公司經(jīng)多年研發(fā)翼抡，成功推出了新的UE系列涂層刀片材料。
在坐標原點處可見一帶缺口的圓箭雪，表示沿45度線附近的各切深與進給量的切削條件响奋，在進行輕微斷續(xù)切削時推薦選用的UE系列刀具的具體牌號，同時可選出相應的斷屑槽濒秸。如當切深與進給較小時救眯，可選用UE6010與SH斷屑槽览止，若切深與進給量大致沿45度線向上增大，表示切屑截面積逐漸增大观昂，切削負荷逐漸增大時校增，依次可選用UE6010材料與MV和GH斷屑槽，當切削面積更大時疾练，可選用UE6020材料與Hx斷屑槽茁只。工件上若沒有鍵槽，缺口等時缔莲，此時的切削稱為連續(xù)切削哥纫，若加工余量也均勻，不是切削工件的表層痴奏，而是切削其內(nèi)層蛀骇，另外若工件的安裝剛性較高，不易產(chǎn)生振動读拆，切削力大致恒定時擅憔，以上條件下的切削屬于穩(wěn)定的切削范圍，見圖1的左上方檐晕。在此范圍內(nèi)的切削雕欺，隨切深與進給量的增大，可分別選擇UE6005材料與SH棉姐、MV、GH斷屑槽啦逆，當切深和進給量更大時伞矩，可選擇UE6010材料和Hx斷屑槽。圖1的右下方有一個帶4個缺口的圓夏志，形象地表示工件上缺口多乃坤，加工時形成更強烈的斷續(xù)切削。加工余量不均兰吁，非工件內(nèi)層切削而是硬度高且不均勻的表皮切削或是工件的安裝剛性差驼吓、易振動時的切削，都屬不穩(wěn)定的切削范圍肘抒，此時主要可選用UE6020材料配赊，隨切深與進給量的增大，可同前選擇相應的斷屑槽任感。不穩(wěn)定條件更加嚴重時积苞，則應選用UE6035及相應的斷屑槽。為什么這樣選擇呢乳吉？因為UE系列這四種材料分別相當于ISO國際標準從P01到P40的不同等級这疟，以上的號碼越小菱计，表示硬度越高，越耐磨虹婿，越可適應更高的切削速度壤生；號碼越大，表示韌性越高朝刊，越耐沖擊耀里，但適應的切削速度相對較低。
在說明UE系列刀片材料的特點前坞古，先簡要說明一下使刀具失效的損傷問題备韧。當今刀具材料以硬質(zhì)合金、金屬陶瓷痪枫、陶瓷织堂、CBN(立方氮化硼)、PCD(人造聚晶金剛石)等燒結(jié)材料為主奶陈，高速鋼的使用率已經(jīng)下降易阳。燒結(jié)材料的損傷形態(tài)與高速鋼一樣有磨損(wear)，磨損是一種漸進性損傷吃粒，與切削時間潦俺、切削長度相關。燒結(jié)材料又有自己的特性徐勃，即硬而脆事示，韌性不足，在切削過程中會因切削力益侨、切削熱的變動造成瞬時與低循環(huán)沖擊暇寸，而形成脆性損傷(Brittle Fracture)，這種損傷表現(xiàn)為：①在刀刃上出現(xiàn)一些小缺口积碍，稱為缺損或微崩(chipping)庸磅。②嚴重時產(chǎn)生大缺口，稱為破損或崩刀(Broken Fracture)蚌斑。刀刃上出現(xiàn)微小缺口即缺損時奋完，不能再用于精加工，但在某些情況下可繼續(xù)用于粗加工慰适。③另外在加工中淫兑，部分切屑粘結(jié)(adhesion)、熔結(jié)(welding)在刀刃附近饺斧。一般的粘結(jié)嫂藏、熔結(jié)磨損是零件，非燒結(jié)刀具損傷原因之一喻谭，對燒結(jié)工具材料來講有可能產(chǎn)生粘結(jié)峻胞、熔結(jié)磨損答渔，但更主要的是與刀具表面牢固結(jié)合在一起的切屑粘結(jié)、熔結(jié)物侥涵，積屑瘤在被后續(xù)加工沖擊后沼撕，使它強行與刀具表面分離，在這一過程中芜飘，分離的同時將部分刀具材料也一起帶走务豺，造成了粘結(jié)、熔結(jié)缺損與破損嗦明，故在現(xiàn)場加工中應盡量避免切屑的粘結(jié)笼沥、熔結(jié)。當然它們還影響加工表面質(zhì)量娶牌。④燒結(jié)材料導熱差奔浅，易產(chǎn)生熱裂紋等損傷。
三菱公司UE系列涂層材料正是為良好地抵抗以上這些主要刀具損傷诗良、保證高效長壽命加工而開發(fā)出來的汹桦。UE系列這四種涂層均用CVD(化學氣相沉積法)制成，該工藝的膜層可制得較厚鉴裹，更耐磨舞骆、耐高溫，可適應高速大進給窜抽、大切深切削相彼。UE系列4種涂層以UE6010、UE6020應用最廣髓无，最具通用性和典型性挚雾。
它的基體硬質(zhì)合金是梯度結(jié)構(gòu)，即各層性能功能是不同的掺挺，與涂層結(jié)合的最上層韌性大，以保證涂層能牢固地與它結(jié)合诸谨，耐缺損和破損狰丝；基體硬質(zhì)合金芯部則很堅硬，抗變形能力強颖脸。涂層共分三層化团，與基體結(jié)合的最內(nèi)層是TiCN纖維柱狀結(jié)晶，次層硬度高翩赐，也有相當?shù)捻g性辐荷，能很好抵抗前后刀面磨損。中間一層是微細晶粒的Al2O3燎窘，硬度可達HY2100摹闽，其生成自由能值達－100Kcal/g.atom蹄咖，此值代表化學穩(wěn)定性，值越小付鹿，化學穩(wěn)定性和耐熱性越好澜汤。有此涂層后，在高速切削時不易產(chǎn)生刀具與工件材料分子互相擴散舵匾，致使帶狀切屑的流動在前刀面造成的月牙洼磨損俊抵，此涂層在高溫條件下對鐵的熔解度幾乎為零，使鐵屑不易熔結(jié)在它表面坐梯，從而也避免因此造成的各種損傷徽诲。它是由獨特的平滑涂層技術(even coating technology)涂覆的，表面特別光滑吵血，在此基礎上表面再涂上一層特殊鈦化合物谎替，此涂層保持平滑，使摩擦系數(shù)降低践瓷，進一步減少鐵屑的粘結(jié)亭颈、熔結(jié)。由于它是金黃色叶刮，較易發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生的微小損傷悠蹬。在推薦選用UE6010時，還特別推薦了適合切削條件廣泛的MV斷屑槽搓捅，這二者的結(jié)合更增加其通用性跛拌。UE6020的各層結(jié)構(gòu)、性能特性及基體硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)特性與UE6010大致相同铆性，但其膜層較薄却痴，硬度比UE6010低，耐磨性較差跨溺，適應的切削速度也較低漩判，但在推薦的切削速度范圍內(nèi)仍可保持相當高的耐磨性。它的抗彎強度惩投、韌性及耐沖擊力則高于UE6010摘沥，適合不穩(wěn)定切削范圍內(nèi)的切削。在沖擊載荷作用下兄存，薄膜可能裂傷失效熊镣，膜層可靠性下降，而厚膜更耐沖擊募书，可靠性高绪囱。
針對UE6010和UE6020的使用條件，如為連續(xù)切削，切削條件穩(wěn)定鬼吵，則可進一步選用硬度更高扣甲、更耐磨的UE6005，此時沖擊載荷很小甚至沒有而柑，就可按推薦的更高切削速度實現(xiàn)更高效的切削文捶。相反，若為斷續(xù)切削媒咳，沖擊載荷更大時粹排，則可選用比UE6020韌性更高、抗彎強度更大的UE6035涩澡，在推薦的切削速度下加工顽耳，雖然速度下降了，但避免了刀具缺損和破損汹涯，使刀具使用壽命延長今捕，避免了頻繁更換刀片，縮短了輔助時間片侧，同樣可以提高切削效率希咒。
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