復雜的機理

值得注意的是看幼，雖然涂層在現(xiàn)在刀具生產(chǎn)中起著至關重要的作用展懈，而人們關于涂層的性能销睁、涂層是如何應用到特定領域或如何彌補刀具外形的不足以提高刀具的性能等知識，則仍然知之甚少停柬。CemeCon公司通過多年的生產(chǎn)實踐和經(jīng)驗積累從中得出;只有綜合考慮刀具的設計和生產(chǎn)中的所有因素累筋，你才能生產(chǎn)出一個成功的產(chǎn)品。

目前的理論界認為給刀具鍍膜可以延長刀具的使用壽命盯糠。然而书瘤，刀具的磨損程度可作為涂層好壞的唯一標準嗎？

圖1：切削刀具的幾何形狀對于HSS刀具磨損性的影響：

幾何形狀A： S＝6^ομ＝5^ο洁揽，幾何形狀B：S＝5^ο叙杨，μ＝6^ο；Vc=67m/min,f=0.25mm,a_p=2.5mm

圖一表明：回答是否定的杉轿。對于幾何形狀為（A）的TiN涂層刀具來說疙鸟，看不出明顯的改善跡象。而通過將刀具的正交斜度改變一度（B）以及改變余隙的大小昏络，刀具的使用壽命明顯延長了树戴。

這個例子表明：刀具的幾何形狀和涂層具有復雜的相互依賴性。另外一個影響性能的因素是切削速度憾宅。只有在加快的切削速度以及由此而產(chǎn)生超強的切削負載包括高溫熱應力這些條件下，涂層所帶來的好處才能變的明顯起來愧捕。因此只有對人們對刀具的幾何形狀奢驯、基體材料申钩、涂層以及應用條件給以同樣的關注時，才能開發(fā)出成功又經(jīng)濟的刀具瘪阁。同時撒遣，涂層的應用將影響切削刀刃上的切屑的形成過程，涂層的摩擦性和熱物理性將改變切屑的流動速度管跺，厚度以及曲率义黎。涂層的存在減少了傳遞給刀具的熱量。這一事實導致了切屑溫度的極大變化豁跑。例如廉涕，低熱導率的TiALN涂層的應用將直接影響切屑的形成，使切屑的溫度升高艇拍。

圖2：HSS 刀具涂層對于變形的碎屑厚度的影響狐蜕。

材料： 34CrMo 4V,Vc＝30m/min,f=0.2mm,a_p=2.0mm

行業(yè)內(nèi)有一種誤導性的討論，在這里我們認為有必要提及：理論認為某些涂層具有低的熱滲透值（與熱導率概念相似）卸夕，但刀具實際上并沒有真正的防熱保護层释。這表明，即使涂層的厚度達到幾個微米讨拷，HSS刀具的切削刀刃仍沒有得到保護馅拗，從未達到硬質(zhì)合金基底材料所具有的耐熱強度。然而依粮，實際上當使用被涂覆的刀具時宿替，在刀刃上確實測到很低的溫度。

圖3：涂層對HSS鉆頭溫度的影響

材料：42CrMo 4V购狈，涂層：TiN魂欺，2μm，f=0.1mm

■抗磨損作用的涂層

涂層的一個基本功能就是能有效的保護刀具杂猾，抑制刀具受各種各樣的磨損虏绑。人們常說“越硬越好”，認為涂層硬度越高签子，效果越好就壳。然而，這一普遍公認的說法值得商榷缺西。一般來說涤伐，涂層的硬度在很大程度上取決于溫度。溫度超過500攝氏度（這一溫度在切削刀刃處很容易達到）以上缨称，許多涂層材料的溫度值就已無法與在室溫條件下測試值相比凝果。另外，溫度一旦升高，特定的涂層就不在具有機械穩(wěn)定性器净，開始氧化型雳。

■新型刀具表面形狀

如今，通常的涂層厚度在微米尺寸范圍內(nèi)山害，涂層工藝基本上真正展現(xiàn)了刀具的原本的表面形貌纠俭。也就是說，經(jīng)過涂層后浪慌，一個原本粗糙的刀具表面仍然是粗糙的冤荆。但如果通過顯微鏡觀察，情況就會有所不同权纤。有些特殊的涂層工藝可以生成事實上完全無缺陷的光滑的涂層表面钓简，而其他的工藝卻只能生成帶有顆粒（液滴）的較為粗糙的表面質(zhì)量。對于很多應用場合來說只逐，這種粗糙度并不是太關鍵季距。但是在深孔鉆削加工中，由于切屑流至關重要荞亩，這時粗糙的涂層便會帶來問題蒿蛆。解決方案只有兩種：一是選擇“光滑”的涂層;二是為刀具提供帶潤滑層的復合涂層。

■深入認識涂層

   另一個不可低估的因素是涂層的厚度驾腕。一般情況下毙纫，涂層厚度為幾個微米。然而具體應用中陷今，為了使刀具獲得最佳性能港排，有時需給刀具涂上一層超厚或超薄的涂層。例如吻毅，超厚的涂層更能抗純粹的磨蝕筑背，而一個超薄的涂層更能耐受強的交變負載。幾年前妆墩，典型的金色TiN涂層還只是簡單的結(jié)構寸靶，且成分單一。沒有人會談到復合涂層践付，納米涂層或梯狀結(jié)構涂層秦士。如今情況卻變得更為復雜。涂層工藝過程中針對性的控制將導致涂層結(jié)構和組分的變化永高，從而明顯改變涂層的性能隧土。最典型的例子便是TIALCN這種多成分涂層。只要調(diào)整涂層工藝便可以直接影響其硬度和延展性命爬。涂層的殘余應力起到了一個至關重要的作用曹傀，換句話說辐脖，即使是相同的涂層組分也可以獲得不同的涂層質(zhì)量。

    如今的涂層或刀具生產(chǎn)商必須具備調(diào)整涂層內(nèi)部結(jié)構的能力皆愉，只有這樣揖曾，才能最終獲得優(yōu)化的應用效率。

■結(jié)論

   正如行業(yè)內(nèi)流行的一種普遍說法亥啦，通用性涂層，事實上在涂層設計時便打了折扣练链，目的是為了在廣泛的應用上均獲得不差的效率翔脱。然而，對于特定的領域來說颖倾，這樣的涂層只能是備選方案匀铸。只有那些真正針對了工具和應用條件的特定需求的涂層才能獲得實質(zhì)上的特定應用效果。如今才褂，我們不能指望僅僅只是將那些印刷在產(chǎn)品樣本上的涂層產(chǎn)品照搬到實際的應用場合便可以獲得最佳的性能效果讥认。涂層已經(jīng)被視為是工具的一個組成部分，正如幾何形狀和基體材料一樣详贿，應該符合特定的應用條件并加以優(yōu)化活益。由于現(xiàn)代涂層材料其設計的復雜性和功能的廣泛性，要想真正使最終用戶完全獲得其百分之百的使用價值权惊，就必須仰賴工具制造商和涂層專家雙方的技術知識漫窑。

    可以肯定的是，將來對加工應用來說抹播，通用的標準涂層還有它的立足之地榴栏。然而，在現(xiàn)代高性能生產(chǎn)中痒拧，只有經(jīng)優(yōu)化涂層的刀具才能提高企業(yè)在市場中的競爭力泌绩。

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