影響涂層刀具切削性能的因素
被加工材料的影響
采用同樣的一把涂層刀具來(lái)加工各種不同的加工材料,其刀具的切削壽命有很大差別。一般情況下,涂層刀具在加工調(diào)質(zhì)材料、高合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼等難加工材料時(shí),壽命可提高5倍以上,當(dāng)加工一般45鋼時(shí),其壽命可提高3倍左右。
切削用量參數(shù)的影響
涂層刀具在高的切削用量的情況下,會(huì)反映出高的壽命和高的耐用度,因此,涂層刀具更適合于在高速切削機(jī)床進(jìn)行粗加工,但在低的切削用量下進(jìn)行切削,涂層刀具也具有好的耐磨性,表面加工質(zhì)量也很高。
機(jī)床剛度的影響
采用PVD方法涂層的高速鋼刀具,涂層和刀具基體基本上是機(jī)械結(jié)合。薄膜和刀具基體并沒(méi)有擴(kuò)散層。因此這里面就存在著涂層的剝落問(wèn)題。一把優(yōu)質(zhì)的涂層刀具在正常切削情況下涂層不會(huì)剝落,顯示出優(yōu)良的切削性能。但如果機(jī)床在切削中振動(dòng)很大,刀具和工件進(jìn)行反復(fù)沖擊,這時(shí)會(huì)導(dǎo)致涂層非正常剝落,涂層一旦剝落也就顯示不出涂層刀具的優(yōu)越性。但需要指出的是,在強(qiáng)烈振動(dòng)下使用涂層刀具,并非剛一切削涂層就剝落,這種剝落是在切削中逐漸進(jìn)行的。即使在這種情況下,涂層刀具壽命也會(huì)有不同程度的提高。
刀具幾何參數(shù)的影響
一般來(lái)說(shuō),當(dāng)涂層刀具后角偏大時(shí)會(huì)得到更滿意的性能。如拉刀、鉸刀、磨制鉆頭等精加工刀具,后角增大后,其涂層的效果明顯提高。
哪些刀具更適合涂層
任何一種刀具經(jīng)涂層處理都會(huì)得到較高的壽命,考慮到刀具的修磨特點(diǎn)、使用場(chǎng)合和經(jīng)濟(jì)性,下列幾種類型的刀具更適合采用涂層處理:
鏟齒刀具(包括鏟磨刀具)
這類刀具包括各種齒輪銑刀,各種滾刀、插齒刀,各種成型刀具。這是由刀具的修磨和磨損特點(diǎn)所決定的。一般情況下,刀具的磨損方式都在后刀面最先出現(xiàn)。由于后刀面過(guò)度磨損,致使刀具不能再使用。這類刀具經(jīng)修磨前刀面后,后刀面仍然保持著涂層,所以刀具壽命仍能提高2倍以上。
加工難加工材料的各種刀具
當(dāng)加工各種難加工材料時(shí),用一般刀具很難進(jìn)行加工,即使能用,其刀具壽命也極低。如果采用涂層刀具,刀具壽命會(huì)顯著提高,可解決加工難題,在某種程度上可替代金剛石刀具。
一次性使用(或刃磨次數(shù)少)的刀具或高精度刀具
主要指絲錐和拉刀。絲錐在使用中很少修磨,而拉刀因外徑公差很小,僅能修磨幾次,經(jīng)涂層后,可較大提高刀具壽命,降低刀具成本。
對(duì)被涂刀具表面質(zhì)量的要求
為了得到粘結(jié)度很牢的涂層,對(duì)被涂刀具質(zhì)量應(yīng)有較高的要求,首先,被涂覆刀具前面和后面的粗糙度Ra<0.8~1.25μm,實(shí)踐證明,粗糙度越小,其涂層的粘結(jié)度越好,其次,被涂層刀具的各個(gè)表面不得有銹斑、磨糊、發(fā)藍(lán)和崩刃等缺陷;帶有特尖角的刀具也不適合涂層;此外,刀尖角處應(yīng)制成圓角式并帶有過(guò)渡倒棱;刀具應(yīng)達(dá)到技術(shù)要求的硬度;帶磁刀具涂覆前應(yīng)退磁。
涂層刀具的修磨
涂層刀具經(jīng)修磨后仍可提高刀具壽命。對(duì)于成型刀具,只修磨前刀面,后刀面仍保持有涂層,這時(shí)刀具壽命比新涂層刀具降低了50%左右,比未涂層刀具壽命仍可提高2倍左右;對(duì)于尖齒刀具,不論修磨哪個(gè)面,只要有一個(gè)面保留涂層,切削中就會(huì)產(chǎn)生很大的作用。
另外,修磨工藝也十分重要。在修磨中,第一次上刀要大些,一般不小于0.01mm,一次將涂層全磨掉,然后采用正常修磨方法,刀具即將磨完時(shí)要進(jìn)行精磨,可以更換粒度更細(xì)的砂輪,以防止刃口處涂層出現(xiàn)鋸齒狀剝落。為了充分發(fā)揮涂層的作用,在修磨時(shí),其磨削量應(yīng)根據(jù)刀具的磨損情況,把磨鈍部分全部磨掉,直至形成完整的涂層面為準(zhǔn)。
關(guān)于涂層刀具的重涂
刀具重涂技術(shù)是涂層刀具的一個(gè)應(yīng)用發(fā)展方向。刀具重涂已引起各方的重現(xiàn)。對(duì)于重磨的成形刀具,只有進(jìn)行重涂,才能保證刀具的整體壽命提高3~5倍以上。凡重涂刀具首先必須按工藝將各幾何參數(shù)磨好,其磨光部分不允許存在各種質(zhì)量缺陷,如磨糊、毛刺等。重涂時(shí)可采用局部屏蔽技術(shù)只對(duì)修磨面進(jìn)行涂層。對(duì)于不采用屏蔽技術(shù)的重涂,在重涂4~6次后,刀具的非修磨面的涂層厚度就會(huì)過(guò)大,從而影響刀具精度和產(chǎn)生局部剝落現(xiàn)象,此時(shí)要對(duì)刀具進(jìn)行脫膜處理后再重涂。重涂后的刀具切削性能一般不低于第一次涂層刀具,刀具可做多次重涂,直至報(bào)廢為止