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對(duì)刀具進(jìn)行正確的表面處理，可以提高刀具壽命，減少加工周期，提高加工表面質(zhì)量。然而，根據(jù)加工需要選擇合適的刀具涂層是一項(xiàng)令人困惑和費(fèi)力的任務(wù)。

每一種涂層在切割過程中都有優(yōu)缺點(diǎn)，如果選擇了錯(cuò)誤的涂層，可能會(huì)導(dǎo)致刀具壽命小于未涂層刀具，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致比涂層前更多的問題。

有許多可用的工具涂層，包括PVD涂層，CVD涂層，以及PVD和CVD交替涂層的復(fù)合涂層，這些都可以很容易地從工具制造商或涂層供應(yīng)商獲得。

1. 涂層的特點(diǎn)

硬度

涂層的高表面硬度是提高刀具壽命的**途徑之一。一般情況下，材料或表面硬度越高，刀具壽命越長。

氮化鈦(TiCN)涂層硬度高于氮化鈦(TiN)涂層。碳含量的增加使TiCN涂層的硬度提高了33%，硬度約為Hv3000 ~ 4000(取決于制造商)。

表面硬度高達(dá)Hv9000的CVD金剛石涂層在刀具上的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。與PVD涂層刀具相比，CVD涂層金剛石刀具的使用壽命提高了10 ~ 20倍。金剛石涂層刀具具有較高的硬度和切削速度，是未涂層刀具的2 ~ 3倍，是有色金屬材料的理想選擇。

耐磨性

耐磨性是指涂層的抗磨損能力。雖然有些工件材料本身可能不是太硬，但在生產(chǎn)過程中加入的元素和使用的過程可能會(huì)導(dǎo)致刀具的刃口開裂或鈍化。

表面潤滑性

高摩擦系數(shù)會(huì)增加切削熱，導(dǎo)致涂層壽命縮短甚至失效。降低摩擦系數(shù)，可**延長刀具使用壽命。光滑或規(guī)則的涂層表面有助于減少切削熱量，因?yàn)楣饣砻嫱ㄟ^允許芯片從切削表面的前沿快速滑動(dòng)減少熱量的產(chǎn)生。與未涂層刀具相比，表面潤滑較好的涂層刀具還可以在較高的切削速度下加工，從而進(jìn)一步避免與工件材料的高溫熔焊。

氧化溫度

氧化溫度是涂層開始分解的溫度。氧化溫度越高，越有利于高溫條件下的切割。雖然TiAlN涂層在室溫下的硬度可能比TiCN涂層低，但它們已被證明在高溫處理中比TiCN涂層更有效。鈦合金涂層能在高溫下保持其硬度，因?yàn)樗茉谇懈顧C(jī)和切屑之間形成一層氧化鋁，氧化鋁層能從切割機(jī)向工件或切屑傳遞熱量。硬質(zhì)合金刀具的切削速度通常高于高速鋼刀具，這使得TiAlN成為硬質(zhì)合金刀具的**涂層。這種PVD TiAlN涂層通常用于硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀。

抗粘結(jié)

涂層的粘附性可以防止或減少刀具與被加工材料之間的化學(xué)反應(yīng)，防止工件材料沉積在刀具上。

在有色金屬(如鋁、黃銅等)的加工過程中，刀具上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)BUE，導(dǎo)致刀具塌陷或工件尺寸失調(diào)。一旦被加工的材料開始粘住工具，附著力擴(kuò)大。

當(dāng)用成型絲錐加工鋁工件時(shí)，每加工一個(gè)孔后，絲錐上的鋁膠會(huì)增加，*終導(dǎo)致絲錐直徑過大，導(dǎo)致工件尺寸超差。即使在冷卻劑性能差或濃度低的情況下，具有良好粘結(jié)性能的涂料也能很好地工作。

2常用涂料

2.1氮化鈦涂層(TiN)

錫是一種通用的PVD涂層，可以增加工具的硬度，并具有較高的氧化溫度。該涂層可用于高速鋼刀具或成形刀具上，取得很好的加工效果。

2.2碳化鈦涂層(TiCN)

在TiCN涂層中添加碳可以提高刀具的硬度，獲得較好的表面潤滑，是高速鋼刀具的理想涂層。

2.3氮化鋁或氮化鋁涂層(TiAlN/AlTiN)

在鈦鋁/阿爾丁涂層中形成的氧化鋁層可以有效地提高刀具的高溫工作壽命。該涂層可用于硬質(zhì)合金刀具，主要用于干切削或半干切削。AlTiN涂層比TiAlN涂層提供更高的表面硬度，這取決于涂層中鋁和鈦的比例，因此它是高速加工的另一種可行的涂層選擇。

2.4氮鉻鋁涂層(AlCrN)

AlCrN涂層優(yōu)異的附著力使其成為晶片成型加工的**涂層。當(dāng)涂覆這種幾乎不可見的涂層時(shí)，高速鋼刀具或硬質(zhì)合金刀具和成形刀具的加工性能將得到極大的改善。

2.5金剛石涂層

CVD金剛石涂層對(duì)有色金屬材料加工刀具提供了**的性能,石墨加工,金屬基復(fù)合材料(MMC),高硅鋁合金,和許多其他高耐磨材料,理想的涂料(注:純金剛石涂層工具不能用于處理鋼,因?yàn)樘幚礓搶?huì)產(chǎn)生大量的切削熱,引起化學(xué)反應(yīng),毀了膠粘劑層涂層和刀具之間)。

用于硬銑削、攻牙和鉆孔的涂層各不相同，有其獨(dú)特的應(yīng)用。此外，還可以使用多層涂層，在表面層和刀具基體之間嵌入其他涂層，可以進(jìn)一步提高刀具的使用壽命。

涂料的成功應(yīng)用

實(shí)現(xiàn)一個(gè)成本效益高的涂層應(yīng)用可能取決于許多因素，但通常只有一個(gè)或幾個(gè)涂層可用于每個(gè)特殊的處理應(yīng)用。

選擇合適的涂層及其性能，可以使加工性能得到**提高，也可以使加工性能略有改善。切削深度、切削速度和冷卻劑等都會(huì)影響刀具涂層的使用。

由于在工件材料的加工過程中有許多可變因素，選擇涂層的**方法之一是通過試切。涂料供應(yīng)商不斷開發(fā)新的涂料，以進(jìn)一步提高涂料的高溫、摩擦和耐磨性。與涂層(工具)制造商合作，驗(yàn)證**和**的工具涂層在加工中的應(yīng)用總是一件好事。

有許多可用的工具涂層，包括PVD涂層，CVD涂層，以及PVD和CVD交替涂層的復(fù)合涂層，這些都可以很容易地從工具制造商或涂層供應(yīng)商獲得。