刀具表面涂層技術(shù)是應(yīng)市場需求而發(fā)展起來的一種表面改性技術(shù)，自上世紀(jì)60年代出現(xiàn)以來，該項(xiàng)技術(shù)在金屬切削刀具制造業(yè)內(nèi)得到了極為廣泛的應(yīng)用。尤其是高速切削加工技術(shù)出現(xiàn)之后，涂層技術(shù)更是得到了迅猛的發(fā)展與應(yīng)用，并成為高速切削刀具制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。1. 采用涂層技術(shù)可在不降低刀具強(qiáng)度的條件下，大幅度地提高刀具表面硬度，目前所能達(dá)到的硬度已接近100GPa；2. 隨著涂層技術(shù)的飛速發(fā)展，薄膜的化學(xué)穩(wěn)定性及高溫抗氧化性更加突出，從而使高速切削加工成為可能；3. 潤滑薄膜具有良好的固相潤滑性能，可有效地改善加工質(zhì)量，也適合于干式切削加工；4. 涂層技術(shù)作為刀具制造的＊終工序，對刀具精度幾乎沒有影響，并可進(jìn)行重復(fù)涂層工藝。涂層切削刀具所帶來的益處：可大幅度提高切削刀具壽命；有效地提高切削加工效率；明顯提高被加工工件的表面質(zhì)量；有效地減少刀具材料的消耗，降低加工成本；減少冷卻液的使用，降低成本，利于環(huán)境保護(hù)。對小型圓形刀具進(jìn)行正確的表面處理可以提高刀具壽命，減少加工循環(huán)時間，提升加工表面質(zhì)量。但是，根據(jù)加工需要正確選擇刀具涂層有可能是一件令人困惑和費(fèi)勁的工作。每一種涂層在切削加工中都既有優(yōu)勢又有缺點(diǎn)，如果選用了不恰當(dāng)?shù)耐繉樱锌赡軐?dǎo)致刀具壽命低于未涂層刀具，有時甚至?xí)霰韧繉右郧案嗟膯栴}。

1. 線速度線速度對刀具壽命的影響＊大。如果線速度高于樣本規(guī)定線速度的20％，刀具壽命將降低為原來的1/2；如果提高到50％，刀具壽命將只有原來的1/5。要提高刀具的使用壽命，必須要知道每種被加工工件的材質(zhì)、狀態(tài)以及選用刀具的線速度范圍。每家公司的刀具，線速度都不相同，可從該公司提供的相關(guān)樣本中進(jìn)行初步查找，再在加工時根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，即可達(dá)到一個比較理想的效果。線速度在粗加工和精加工時的數(shù)據(jù)并不一致，粗加工以去余量為主，線速度要低；精加工以保證尺寸精度和粗糙度為主，線速度要高。2. 切深切深對刀具壽命的影響沒有線速度大。每種槽型都有一個比較大的切深范圍。粗加工時，切深盡量加大，保證＊大的余量去除率；精加工時，切深盡量小，保證工件的尺寸精度和表面質(zhì)量。但切深不能超過槽型的切削范圍。如果切深過大，刀具無法承受切削力，導(dǎo)致刀具崩刃；如果切深過小，刀具只是在工件表面進(jìn)行刮削和擠壓，導(dǎo)致后刀面嚴(yán)重磨損，從而降低刀具壽命。3. 進(jìn)給相比較線速度和切深，進(jìn)給對刀具壽命的影響＊小，但對工件的表面質(zhì)量影響＊大。粗加工時，加大進(jìn)給可以提高余量的去除率；精加工時，降低進(jìn)給可以提高工件的表面粗糙度。在粗糙度允許的情況下，可以盡量加大進(jìn)給，提高加工效率。4. 振動振動是除三大切削要素外，對刀具壽命影響＊大的因素。振動產(chǎn)生的原因很多，包括機(jī)床剛性、工裝剛性、工件剛性、切削參數(shù)、刀具槽型、刀尖圓弧半徑、刀片后角、刀桿懸伸長度等，但主要是由于系統(tǒng)剛性不夠，不能抵抗加工時的切削力，導(dǎo)致加工時刀具在工件表面不停的振動所致。要消除或減小振動必須要綜合考慮。5. 刀片材質(zhì)工件加工時，leyu體育官網(wǎng) 主要考慮的是工件材質(zhì)、熱處理要求以及是否斷續(xù)加工等。例如：加工鋼件的刀片和加工鑄鐵的刀片、加工硬度為HB215和HRC62的刀片都不一定相同；斷續(xù)加工和連續(xù)加工用的刀片也不會相同。加工鋼件要用到鋼件刀片，加工鑄件要用到鑄件刀片，加工淬硬鋼要用到CBN刀片等等。6. 刀片使用次數(shù)刀具使用過程中會產(chǎn)生大量的熱量，使刀片溫度大幅度升高，而不加工時或用冷卻水冷卻，又會使刀片溫度降低，因此刀片一直處于一種較高的溫度變化范圍內(nèi)，使刀片不停地?zé)崦浝淇s，導(dǎo)致刀片出現(xiàn)細(xì)小的裂紋。在刀片用第一個刃加工時，刀具壽命正常；但隨著刀刃使用的增加，裂紋會擴(kuò)展到其他刀刃，導(dǎo)致其他刀刃的壽命降低。

衡量刀具性能的重要指標(biāo)——刀具壽命，不僅影響零件的加工效率，而且對于產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要，針對生產(chǎn)線而言，刀具壽命是質(zhì)量控制的重點(diǎn)關(guān)注對象。在生產(chǎn)線正常加工過程中，都無人干預(yù)，如果刀具出現(xiàn)質(zhì)量問題不能及時被發(fā)現(xiàn)，輕則會出現(xiàn)成批性質(zhì)量問題，重則會造成設(shè)備撞擊事件。因此，必須嚴(yán)格控制刀具壽命，實(shí)時跟蹤刀具的切削狀態(tài)，對刀具的使用狀況進(jìn)行在線控制，對加工過程中出現(xiàn)的刀具磨損或破損現(xiàn)象，及時預(yù)警更換，才能更好地保證零件的加工進(jìn)程，確保零件在加工過程中，不會因刀具壽命出現(xiàn)質(zhì)量問題。刀具失效是指刀具使用一段時間后，在切削過程中，刀具刃部失去切削能力，常見的刀具失效形式有刀具磨損、破損和刀具品質(zhì)不良。刀具磨損是刀具的刃部在切削一段時間后，切削能力下降，不能滿足所加工的尺寸和表面粗糙度要求，出現(xiàn)此類現(xiàn)象，就需要及時更換刀具，防止刀具出現(xiàn)破損現(xiàn)象，對于殼體加工而言，刀具磨損主要表現(xiàn)在所加工的零件尺寸不合格、加工表面粗糙度不能滿足圖樣要求。刀具破損是刀具磨損到一定程度后，仍繼續(xù)使用，由于切削力和切削溫度周期性沖擊，刀具出現(xiàn)劇烈磨損，切削熱急劇升高，刀具材料內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生突變，引起切削刃和刀面的破損，常見的表現(xiàn)形式有：崩刃、剝落、裂紋破碎、折斷等。這種現(xiàn)象會直接導(dǎo)致刀具、零件報廢，甚至?xí)绊懺O(shè)備的加工精度，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在加工過程中，必須重點(diǎn)控制該類現(xiàn)象的發(fā)生。刀具品質(zhì)不良是指刀具廠家所生產(chǎn)的刀具本身質(zhì)量不能滿足加工要求，主要表現(xiàn)在切削性能不能達(dá)到使用要求，刀具參數(shù)不符合切削要求，容易出現(xiàn)刀具灼傷或斷裂的現(xiàn)象，此類刀具在使用過程中，操作人員會根據(jù)現(xiàn)場加工的實(shí)際要求，提前將此類刀具剔除或限制使用。

對刀具進(jìn)行涂層處理是提高刀具性能的重要途徑之一。涂層刀具的出現(xiàn)，使刀具切削性能有了重大突破。涂層刀具是在韌性較好刀體上，涂覆一層或多層耐磨性好的難熔化合物，它將刀具基體與硬質(zhì)涂層相結(jié)合，從而使刀具性能大大提高。涂層刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延長刀具使用壽命、降低加工成本。⑴ 涂層刀具的種類根據(jù)涂層方法不同，涂層刀具可分為化學(xué)氣相沉積(CVD)涂層刀具和物理氣相沉積(PVD)涂層刀具。涂層硬質(zhì)合金刀具一般采用化學(xué)氣相沉積法，沉積溫度在1000℃左右。根據(jù)涂層刀具基體材料的不同，涂層刀具可分為硬質(zhì)合金涂層刀具、高速鋼涂層刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金剛石和立方氮化硼)上的涂層刀具等。根據(jù)涂層材料的性質(zhì)，涂層刀具又可分為兩大類，即“硬”涂層刀具和 ‘軟”涂層刀具?！坝病蓖繉拥毒咦非蟮闹饕繕?biāo)是高的硬度和耐磨性，其主要優(yōu)點(diǎn)是硬度高、耐磨性能好，典型的是TiC和TiN涂層。⑵ 涂層刀具的特點(diǎn)① 力學(xué)和切削性能好：涂層刀具將基體材料和涂層材料的優(yōu)良性能結(jié)合起來，既保持了基體良好的韌性和較高的強(qiáng)度，又具有涂層的高硬度、高耐磨性和低摩擦系數(shù)。因此，涂層刀具的切削速度比未涂層刀具可提高2倍以上，并允許有較高的進(jìn)給量。涂層刀具的壽命也得到提高。② 通用性強(qiáng)：涂層刀具通用性廣，加工范圍顯著擴(kuò)大，一種涂層刀具可以代替數(shù)種非涂層刀具使用。③ 涂層厚度：隨涂層厚度的增加刀具壽命也會增加，但當(dāng)涂層厚度達(dá)到飽和，刀具壽命不再明顯增加。涂層太厚時，易引起剝離；涂層太薄時，則耐磨性能差。④ 重磨性：涂層刀片重磨性差、涂層設(shè)備復(fù)雜、工藝要求高、涂層時間長。⑤ 涂層材料：不同涂層材料的刀具，切削性能不一樣。如：低速切削時，TiC涂層占有優(yōu)勢；高速切削時，TiN 較合適。⑶ 涂層刀具的應(yīng)用涂層刀具在數(shù)控加工領(lǐng)域有巨大潛力，將是今后數(shù)控加工領(lǐng)域中＊重要的刀具品種。涂層技術(shù)已應(yīng)用于立銑刀、鉸刀、鉆頭、復(fù)合孔加工刀具、齒輪滾刀、插齒刀、剃齒刀、成形拉刀及各種機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片，滿足高速切削加工各種鋼和鑄鐵、耐熱合金和有色金屬等材料的需要。

切削刃槽型溫度水平和梯度在很大程度上決定了刀具磨損的類型和程度，以及相應(yīng)的刀具壽命在以銑削加工為主的斷續(xù)切削工況中，刀具的嚙合弧度、進(jìn)給量、切削速度、切削刃槽型的選擇對熱量的產(chǎn)生、吸收和控制都有影響。01嚙合弧度由于銑削過程的間歇性質(zhì)，切削齒只在部分加工時間內(nèi)產(chǎn)生熱量。切削齒的切削時間百分比由銑刀的嚙合弧決定，而嚙合弧則受到徑向切削深度和刀具直徑的影響。不同銑削工藝的嚙合弧也不同。在槽銑中，工件材料包圍一半的刀具，嚙合弧是刀具直徑的 100%。切削刃一半的加工時間都花在切削上，因此熱量迅速積聚。在側(cè)銑中，相對較小的刀具部分與工件嚙合，切削刃有更多的機(jī)會向空氣中散熱。02切削速度為了保持切削區(qū)內(nèi)的切屑厚度和溫度與刀具在滿刀切削時的值相等，刀具供應(yīng)商制定了補(bǔ)償系數(shù)，用于在刀具嚙合量百分比減小時增加切削速度。從熱負(fù)荷角度來看，嚙合弧小，切削時間可能不足以產(chǎn)生＊大刀具壽命所需的＊低溫度。增加切削速度通常會產(chǎn)生更多的熱量，將小嚙合弧與更高的切削速度相結(jié)合有助于將切削溫度提升至所需的水平。更高的同行群：528550242切削速度會縮短切削刃與切屑接觸的時間，從而減少傳入刀具的熱量?？傮w而言，更高的切削速度會減少加工時間并提高生產(chǎn)率。03切削厚度切屑厚度會對熱量和刀具壽命產(chǎn)生極大的影響。切屑厚度過大，造成的重負(fù)荷會產(chǎn)生過多的熱量和切屑，甚至導(dǎo)致切削刃斷裂。切屑厚度過小，切削過程只在切削刃的較小部分上進(jìn)行，而增加的摩擦和熱量會導(dǎo)致迅速的磨損。