硬质合金刀具参数-硬质合金刀具-昂迈工具(查看)

刀具涂层技术，为你的运用技术加冕

切削刀具表面涂层技术是近几十年应市场需求展开起来的材料表面改性技术。选用涂层技术可有用前进切削刀具运用寿数，使刀具获得尤秀的归纳机械功用，然后大幅度前进机械加工功率。

涂层的效果

1、前进硬质合金的耐磨性功用；

2、前进抗痒化功用；

3、减小抵触；

4、前进抗金属疲劳功用；

5、添加抗热冲击性。

涂层的特色

1、力学和切削功用好。

涂层刀具将基体材料和涂层材料的尤秀功用结合起来，既坚持了基体出色的耐性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低抵触系数。因而，涂层刀具的切削速度与未涂层的比较，切削速度可前进2~5倍，运用涂层刀具可以获得明显的经济效益。

2、通用性强。

涂层刀具通用性广，加工规模明显扩展，一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具运用，因而可以大大减少刀具的种类和库存量，简化刀具处理，下降刀具和设备本钱。

涂层的分类

依据涂层方法不同，涂层刀具可分为化学气相堆积，涂层刀具、物***相堆积，涂层刀具及混合工艺及组合技术。CVD涂层原理如图a所示，PVD涂层原理如图b所示。混合工艺是等离子辅助CVD技术与传统的PVD技术进行有用的结合。比方先堆积传统的CrN硬质涂层，再在上面堆积一层用于减少抵触的DLC涂层。组合技术是涂层前对东西或零部件的表面层进行氮化，可以前进涂层的成效。

CVD涂层，堆积温度在1 000℃左右，可以涂覆耐磨损性优异的TiCN、耐热性非常优异的Al2O3厚膜，因而在发生高温的高速、高功率切削加工中能显示出长寿数，CVD涂层如图a所示。

PVD涂层，硬质合金刀具参数，堆积温度在500℃左右，一般用在与无涂层硬质合金、高速钢相同或较高速的切削速度条件下，以延伸刀具寿数为政策。对基体限制少、损害小，因而特别合适用于要求耐磨损性、耐崩刃性的刀具，也适用于要求尖锐刃口的低进给加工与精加工或螺纹加工东西等，PVD涂层如图b所示。

金刚石涂层选用CVD（化学蒸镀法）在硬质合金基体上组成。组成的涂层具有与天然金刚石相匹敌的硬度与导热系数，在非铁材料的加工中发挥着优异的功用。金刚石涂层刀具因为其出色的切削功用，在切削加工范畴具有宽广的运用前景，是加工石墨、金属基复合材料、高硅吕合金及许多其他耐磨蚀材料的志向刀具，目前其主要运用范畴是轿车和航空航天工业。金刚石涂层刀具的安排如下图所示。

金刚石涂层刀具安排

依据涂层材料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具。“硬”涂层刀具寻求的主要政策是高的硬度和耐磨性，其主要长处是硬度高、耐磨性好，典型的是TiC和TiN涂层。“软”涂层刀具是选用固体润滑剂如MoS2、WS2等制备的刀具，“软”涂层寻求的政策是低抵触系数，也称为自润滑刀具，它与工件材料的抵触系数很低，只要0.1左右，可减小粘、减轻抵触、下降切削力和切削温度。

涂层的结构

经过多年的展开，涂层的结构已经发生了许多改动，有了很大的改进。在涂层技术中，通常有以下五种不同的结构：

1、单层结构

望文生义，这种结构只要一层涂层。当我们在显微镜下观察这种结构时，可以看见一些长柱形涂层结构。这种涂层很简单涂覆，但也很简单发生裂纹和破损。想象一下，当一个球击中一束柱体时，这些柱体就会开始倒下，而裂纹简单就能贯穿涂层，抵达基体。

2、多层结构

多层结构是由许多不同的单层结构互相堆叠在一起构成的。表面花纹钢就是历使上此类结构的一个比如。多层结构涂层可将几种涂层材料的特性结合在一起，形成耐性与硬度俱佳的表面。

3、纳米多层结构

纳米多层结构与多层结构本质上相同，但其层厚却要薄得多：涂层厚度仅为原子级水平。

4、纳米复合涂层结构

纳米复合涂层选用了与硬质合金刀具相似的技术。这种纳米结构将粘结相（例如硬质合金中的钴）的耐性与纳米复合涂层的硬度结合在一起。

5、梯度结构

该结构的涂层功用具有渐变性：涂层中心部分较软而赋有弹性，而在接近表层时则变得坚固而耐磨。

涂层的选用

为了更好地挑选和展开刀具及零部件的蕞佳成效，需求区分其主要及特定的磨损性和失效机理。磨损、粘附、腐蚀和疲劳都视为磨损机理，而且都取决于实践的运用。经历指出，材料的抵触和磨损都不是材料的原因，而是整个体系的原因。因而，在挑选涂层前就必须剖析整个抵触体系，包含零部件的技术功用、抗压力规模以及磨损机理的类型。

硬质合金涂层的运用举例

1、切削东西：钻头、刀片等。

2、耐磨东西，包含各种金属模具、冲头、轧辊、切开刀具等

涂层展开前景

其时切削工业依然面临着各种问题，硬质合金刀具修磨，其间用户要求越来越高以及要切削的材料特性这两方面问题尤为杰出。

来历：《硬质合金刀具涂层的现状及展开方向》

涂层是处理这些新难题的有用手段，涂层对硬质合金寿数的影响程度远超过基体本身对寿数的影响程度，涂层技术的展开方向将是：

1、下降涂层工艺温度

2、增强模基结合力

3、研发更强韧的涂层材料

4、更加简单易控的涂层工艺装备

车刀的蕞佳角度

一、车刀切削部分的组成

车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成。▲ 三面二刃一刀尖

1）前刀面 刀具上切屑流过的外表。

2）主后刀面 刀具上与工件上的加工外表相对着而且彼此作用的外表，称为主后刀面。

3）副后刀面 刀具上与工件上的已加工外表相对着而且彼此作用的外表，称为副后刀面。

4）主切削刃 刀具的前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃。

5）副切削刃 刀具的前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃。

6）刀尖 主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。刀尖实践是一小段曲线或直线，称修圆刀尖和倒角刀尖。

二、测量车刀切削角度的辅佐平面

为了确定和测量车刀的几许角度，需求选取三个辅佐平面作为基准，这三个辅佐平面是切削平面、基面和正交平面。

1）切削平面——切于主切削刃某一选定点并笔直于刀杆底平面的平面。

2）基面——过主切削刃的某一选定点并平行于刀杆底面的平面。

3）正交平面——笔直于切削平面又笔直于基面的平面。

可见这三个坐标平面彼此笔直，构成一个空间直角坐标系。

三、车刀的主要几许角度及挑选

3.1前角(γ0 )挑选的准则

前角的巨细主要解决刀头的巩固性与锋利性的矛盾。因而首要要根据加工资料的硬度来挑选前角。加工资料的硬度高，前角取小值，反之取大值。其次要根据加工性质来考虑前角的巨细，粗加工时前角要取小值，精加工时前角应取大值。前角一般在-5°～25°之间选取。

一般，制造车刀时并没有预先制出前角（γ0），而是靠在车刀上刃磨出排屑槽来取得前角的。排屑槽也叫断屑槽，它的作用大了去了折断切屑，不发生缠绕； 操控切屑的流出方向，保持已加工外表的精度；降低切削抗力，涂层硬质合金刀具，延常刀具寿命。

3.2 后角(α0 )挑选的准则

首要考虑加工性质。精加工时，后角取大值，粗加工时，后角取小值。其次考虑加工资料的硬度，加工资料硬度高，主后角取小值，以增强刀头的巩固性；反之，后角应取小值。后角不能为零度或负值，一般在6°～12°之间选取。

3.3 主偏角(Kr )的选用准则

首要考虑车床、夹具和刀具组成的车削 工艺系统的刚性，如系统刚性好，主偏角应取小值，这样有利于进步车刀使用寿命、改进散热条件及外表粗造度。其次要考虑加工工件的几许形状，当加工台阶时，主偏角应取90°，加工中心切入的工件，主偏角一般取60°。主偏角一般在30°～90°之间，常用的是45°、75 °、90°。

3.4 副偏角(Kr′)的挑选准则

首要考虑车刀、工件和夹具有满足的刚性，才能减小副偏角；反之，应取大值；其次，考虑加工性质，精加工时，副偏角可取10°～15°，粗加工时，副偏角可取5°左右。

3.5 刃倾角(λS)的挑选准则

主要看加工性质，粗加工时，工件对车刀冲击大， 取λS ≤ 0°，精加工时，工件对车刀冲击力小， 取λS≥0°；一般取λS=0°。刃倾角一般在-10°～5°之间选取。

PCD刀具加工有色金属是大规模工业生产的，不同的铝合金其加工效果也不尽相同。PCD刀具一般采用锋利切削刃，在刀具使用初期出现表面质量差的现象，随着刀具使用时间的增加，其加工质量越来越好，这是由于PCD刀具在切削过程中锋利刃口的逐渐钝化所致。在切削加工中，刃口钝化是影响刀具性能和寿命的重要因素。刀具经刃磨后刃口会存在毛刺和微缺口，这种微缺口会影响刀具寿命和加工工件表面质量。刃口钝化能有效去除小的毛刺和微缺口，得到光滑均匀的切削刃，从而提高工件表面质量。刃口光滑性的提高能有效预防积屑瘤的产生。钝化能够提高和改善刀具的抗拉强度和刃口韧性，增加刀具强度，从而提高刀具寿命，减小因峰刃缺陷而引起的初期不稳定磨损。刀具在涂层之前需经过钝化处理，提高刀具表面光洁度，从而使涂层牢固。

图1 刀具钝化实验装置

　　目前关于钝化的研究主要针对硬质合金，而对于PCD刀具钝化的研究较少。本文探索一种PCD刀具的钝化方法及其对铝合金加工表面粗糙度的影响。通过国产小型钝化机对PCD刀片进行钝化，并研究了钝化加工参数对钝化后刃口的影响，为选择合理的钝化加工参数提供参考。通过单因素试验探究了钝化对表面粗糙度的影响，研究分析了不同切削参数下钝化刀具对车削1060铝合金表面粗糙的影响规律。

刃口钝化试验研究

　　如图1所示，本试验钝化设备为2MQ6712D小型可转位刀片刃口钝化机，用含金刚石磨料的盘刷对PCD刀具进行钝化。采用特殊的装夹方式进行钝化，可以使钝化后的刃口成倒圆形。钝化后的刀片垂直于切削刃磨一个端面，从图中可以看出钝化后的刃口呈倒圆形（见图2）。

图2 钝化后切削刃的剖面图

　　小型可转位刀片刃口钝化机主要利用刀具与磨料刷的相对运动形成磨损，从而达到钝化的目的。磨料刷对切削刃的磨损形式主要为磨料磨损，去除过程中切削刃的加工质量和加工效率取决于尼龙丝对切削刃的碰撞作用。随着转速的提高和磨料颗粒的增大，磨料颗粒的动能增大，碰撞过程越剧烈。但过大的转速和磨料颗粒在钝化过程中会导致切削刃崩刃或者崩块，降低了切削刃的表面质量。通过试验发现，选择合适的转速和磨料颗粒在保证加工效率的同时有利于提高切削刃的钝化质量。因此本试验选用丝径4mm含800目金刚石磨料的磨料刷，转速800r/min，切削刃和磨料刷接触长度为2mm，在该条件下能够得到较好表面质量的切削刃。图2为切削刃钝化后的微观形貌，从图中可以看出选择上述钝化加工参数得到的钝化后的刃口很光滑均匀，随着钝化时间的改变可以得到不同大小的钝化半径。

　　通过图2和图3可以看出，利用国产小型可转位刀片刃口钝化机，采用特殊的装夹方式并选用合理的钝化加工参数对PCD刀片进行钝化，可以得到光滑均匀的倒圆刃。

图3 钝化后的切削刃的形貌

单因素切削试验

　　在相同的切削条件下，采用相同切削参数对比钝化与未钝化的PCD刀具车削1060铝合金材料对表面粗糙度的影响规律。为了进一步研究切削深度对钝化刀具所形成表面粗糙度的影响，选用较小切削深度参数分析切削深度对表面粗糙度的影响。

1.试验条件

　　机床参数：SK50P/750型数控车床；工件材料：1060铝合金，工件尺寸Φ70mm×250mm圆棒；刀杆型号：SDJCR2525M11；刀片参数：PCD刀片型号DCMW11T304，粒度约10μm。测量仪器：车削后工件的表面粗糙度的测量采用触针式表面粗糙度仪（时代TR200），取样长度2.5mm，取样数量5，在不同位置取5次样计算平均值。PCD刀具的主要几何参数如表1所示。

表1 PCD车刀的主要几何参数

2.试验方案

　　采用钝化和未钝化两种PCD车刀车削工件外圆，选取的刀具钝化值约为18μm。冷却方式为乳化液冷却，切削参数及测量结果如表2和表3所示，钝化和未钝化刀具均采用此组参数。

试验结果分析

1.不同切削参数下PCD刀具钝化对表面粗糙度的影响分析

表2 切削参数及实验结果

　　根据表2中所得的试验结果绘制各参数对表面粗糙度影响图，图4为钝化和未钝化两种刀具切削速度对表面粗糙度的影响，可见，钝化刀具加工工件表面粗糙度总体低于未钝化刀具。钝化和未钝化刀具加工工件表面粗糙度都随切削速度的增大而增大，但增大幅度很小。

图4 钝化和未钝化刀具切削速度对表面粗糙度的影响

　　图5为钝化和未钝化两种刀具进给量对表面粗糙度的影响。从图中可以看出，钝化和未钝化刀具随着进给量的增加表面粗糙度呈增大趋势，且增大的幅度较大。在进给量较小时，钝化和未钝化刀具车削所形成表面粗糙度区别不大；随着进给量的增大，钝化对表面粗糙度的影响越来越明显，在进给较大时钝化刀具车削所形成表面粗糙度明显小于未钝化刀具。

图5 钝化和未钝化两种刀具进给量对表面粗糙度的影响

　　图6为钝化和未钝化两种刀具切削深度对表面粗糙度的影响。从图中可以看出，钝化刀具加工工件表面粗糙度总体低于未钝化刀具。在0.1-06mm切削深度范围内，切削深度对表面粗糙度影响不大。

图6 钝化和未钝化两种刀具切削深度对表面粗糙度的影响

　　由上述分析可知，PCD刀具车削1060铝合金时进给量对表面粗糙度的影响，速度和切削深度对表面粗糙度的影响较小。在不同切削参数下钝化后的刀具所形成表面粗糙度低于未钝化刀具，随着进给量的增大钝化对表面粗糙度的影响越来越大。这是由于钝化后的刀具在刃口处形成了一个光滑均匀的倒圆刃，消除了刃磨后的微缺口，同时由于钝化半径的存在对已加工表面起挤压修光作用，因此钝化后的刀具车削所形成的工件表面质量更高。

2.钝化刀具在小切削深度时对表面粗糙度的影响

　　通过分析可知，在所选的切削深度范围内，切削深度对表面粗糙度基本没有影响。为了进一步研究切削深度对钝化刀具车削形成的表面粗糙度的影响规律，硬质合金刀具，采用小切削深度，研究钝化对车削所形成的表面粗糙度的影响。测量结果见表3。

表3 小切削深度参数对表面粗糙度的影响

　　根据表3中实验结果绘制切削深度对表面粗糙度影响规律如图7所示。从图中可以看出，在切削深度为20μm时，钝化刀具所形成表面粗糙度比同一条件下其他切削深度所形成的表面粗糙度低，未钝化刀具没有此现象。可见，当切削深度约为20μm时，钝化半径对表面粗糙度的影响比较明显。

图7 小切削深度对表面粗糙度的影响

小结

（1）采用特殊的装夹方式，在合理的加工参数下通过国产小型钝化机作钝化处理后，可以得到光滑均匀的正倒圆切削刃。

（2）PCD刀具车削1060铝合金时，进给量对表面粗糙度的影响，切削速度和切削深度对表面粗糙度的影响较小。在相同切削条件下，使用相同切削参数钝化刀具车削1060铝合金所获得的表面粗糙度低于未钝化刀具。随着进给量的增大，钝化对表面粗糙度的影响越来越大，在进给量较大时钝化刀具车削所形成表面粗糙度明显小于未钝化刀具。刀具经钝化后消除了刃口毛刺和微刃口，同时在刃口处形成一个倒圆形刃口半径。刃口半径的存在对工件已加工表面起到了挤压修光作用，提高了工件表面质量。

（3）钝化刀具在切削深度为20μm时加工获得的表面粗糙度低于其他切削深度，钝化对表面粗糙度的影响比较明显。