刀具使用寿命多元、复合硬质涂层材料的发展新乡ug培训班  

发表人：admin   来源：未知   时间:2012-10-24

ug培训为大家讲讲刀具使用寿命多元、复合硬质涂层材料的发展
    刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间，称为刀具使用寿命，以T表示。为保证零件的加工质量和机床的安全运行，一般在机械加工自动线、多刀切削以及大批量生产中都要求定时人工换刀：而在现代制造技术中，由于大量采用了数控等先进的自动控制机床，所以要求根据刀具使用状态进行自动换刀。
那么，刀具究竟能够切削多长时间，即刀具使用寿命应取多长才算合适，需通过大量的切削试验才能确定。还有在零件或刀具的新材料和新工艺开发研究中，刀具的使用寿命是一个重要的影响指标，也要进行大量的切削试验。
由切削原理可知，刀具的磨损过程可分为3个阶段，即初期磨损、正常磨损和剧烈磨损等。在正常磨损阶段，刀具后刀面磨损带平均磨损量VB与切削时间t成正比。通常采用固定其它切削条件，而改变切削速度Vc进行刀具磨损试验，由此可得到很多条刀具磨损曲线，从中找出切削速度Vc与刀具使用寿命T的关系，即泰勒(F.W.Taylor)公式： Vc=A/Tm (1)
式中：m表示切削速度对刀具寿命的影响程度
A为与试验条件有关的系数
但这种方法的试验工作量很大。为此，需要寻找一种刀具使用寿命快速试验的方法。
多元、复合硬质涂层材料的发展
刀具表面的硬质薄膜对材料有如下要求：①硬度高、耐磨性能好；②化学性能稳定，不与工件材料发生化学反应；⑧耐热耐氧化，摩擦系数低，与基体附着牢固等。单一涂层材料很难全部达到上述技术要求。涂层材料的发展，已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层，经历了 TiC-Al2O3-TiN复合涂层和TiCN、TiAlN等多元复合涂层的发展阶段，现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN，等多元复合薄膜材料，使刀具涂层的性能有了很大提高。
硬质涂层材料中，工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。目前，工业发达国家TiN涂层高速钢刀具的使用率已占高速钢刀具的50%-70%，有的不可重磨的复杂刀具的使用率已超过90%。由于现代金属切削对刀具有很高的技术要求，TiN涂层日益不能适应。TiN涂层的耐氧化性较差，使用温度达500℃时，膜层明显氧化而被烧蚀，而且它的硬度也满足不了需要。
TiC有较高的显微硬度，因而该材料的耐磨性能较好。同时它与基体的附着牢固，在制备多层耐磨涂层时，常将TiC作为与基体接触的底层膜，在涂层刀具中它是十分常用的涂层材料。
TiCN和TiAlN的开发，又使涂层刀具的性能上了一个台阶。TiCN可降低涂层的内应力，提高涂层的韧性，增加涂层的厚度，阻止裂纹的扩散，减少刀具崩刃。将TiCN设置为涂层刀具的主耐磨层，可显著提高刀具的寿命。TiAlN化学稳定性好，抗氧化磨损，加工高合金钢、不锈钢、钦合金、镍合金时，比TiN涂层刀具提高寿命3—4倍。在TiAlN涂层中如果有较高的Al浓度，在切削时涂层表面会生成一层很薄的非品态Al2O3，形成一层硬质惰性保护膜，该涂层刀具可更有效地用于高速切削加工。掺氧的氮碳化钛TiCNO具有很高的显微硬度和化学稳定性，可以产生相当于TiC+Al2O3复合涂层的作用。一些过渡金属氮化物、碳化物、硼化物以及它们的多元复合化合物，有的具有相当高的硬度，这些材料都可以开发出来应用于涂层刀具，将会使涂层刀具的性能有新的突破。  

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