熱熔鉆切削工具的涂層

對于切削工具（熱熔鉆頭，銑刀)等各種各樣的切削工具進(jìn)行恰當(dāng)好處的表面處理可以提高工具的壽命，減少加工時間，提升被加工處的質(zhì)量，滿足我們苛刻的審美眼光。正確選擇工具涂層有是一件令人困惑和費(fèi)勁的工作。每種涂層在切削加工中都有優(yōu)勢但也少不了缺點(diǎn)，當(dāng)你選用了不恰當(dāng)?shù)耐繉樱谑褂眠^程中導(dǎo)致刀具壽命低于未涂層刀具，甚至引出了比未涂層前更多的問題，那將是一件吃力不討好的事。 
當(dāng)今已有多種刀具涂層可供選擇，PVD涂層、CVD涂層以及交替涂覆PVD和CVD的復(fù)合涂層等，在刀具制造商，涂層供應(yīng)商那里便可獲得這些涂層。以下是刀具涂層共有的屬性介紹。選用最為有益的涂層特性對切削工作起著十分重要的作用。 
1.涂層的特性 
（1）鎢鋼熱熔鉆硬度 
涂層帶來的高硬度是提高刀具壽命的最佳方式之一。材料或表面的硬度越高，刀具的使用壽命就越長。氮碳化鈦（TiCN）涂層比氮化鈦（TiN）涂層具有更高的硬度。因?yàn)樵黾恿撕剂浚筎iCN涂層的硬度提高了33%，它的硬度變化范圍約為維氏硬度（HV）3000～4000。而高達(dá)維氏硬度（Hv）9000的CVD金剛石涂層在刀具在切削領(lǐng)域上已較為成熟，與PVD涂層相比，CVD金剛石涂層刀具的壽命提高了10到20倍，它的高硬度和切削速度可比未涂層刀具提高2到3倍的性能，是非鐵族材料切削加工的選擇。 
（2）鎢鋼熱熔鉆耐磨性 

指涂層表面抵抗磨耗的能力。有些工件材料本身硬度可能并不太高，但在切削工程中添加的物質(zhì)或采用的工藝可能會導(dǎo)致切削刃崩裂或磨鈍。 
（3）表面潤滑性 
摩擦，高速切削會產(chǎn)生切削熱，以致于涂層壽命縮短，失效。細(xì)膩光滑，均勻的涂層表面有利于降低切削熱，光滑，均勻的涂層使得切屑迅速脫離刀面減少熱量的產(chǎn)生。與未涂層刀具相比，潤滑性好的涂層刀具還能以更高的切削速度加工，可避免與工件材料發(fā)生高溫熔焊。 
（4）氧化溫度 
氧化溫度是指涂層開始分解時的溫度值。氧化溫度值越高，對在高溫條件下的切削加工越有利。氮鋁鈦（TiAlN）涂層的常溫硬度也許低于氮碳化鈦（TiCN）涂層，但它在高溫加工中要比TiCN有效得多。TiAlN涂層在高溫下仍能保持其硬度在于可它在刀具與切屑之間形成一層氧化鋁，氧化鋁層可將熱量從刀具傳入工件或切屑。與高速鋼刀具相比，硬質(zhì)合金刀具的切削速度更高，使得TiAlN成為硬質(zhì)合金刀具的首選涂層，硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀通常采用這種PVD TiAlN涂層。 
（5）抗粘結(jié)性 
涂層的抗粘結(jié)性可防止，減輕刀具與加工材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，避免工件切屑?xì)埩粼诘毒呱稀＜庸し氰F族金屬（鋁、銅等）時，刀具上經(jīng)常會產(chǎn)生積屑瘤（BUE），從而導(dǎo)致刀具崩刃或工件尺寸超出公差。一旦積屑開始粘附在刀具上，粘附就會擴(kuò)大。例如，用絲錐加工銅質(zhì)工件時，加工完每個孔后絲錐上粘附的銅都會增加，以至于絲錐直徑變大，造成螺紋牙規(guī)止端通過。有著良好抗粘結(jié)性的涂層即使在冷卻液不良或濃度不足的情況下也能起到很好的作用。 
2.常用的涂層 
（1）氮化鈦涂層（TiN） 
TiN是一種通用型PVD涂層，可以提高刀具硬度，有較高的氧化溫度。該涂層用于高速鋼切削刀具有著不錯的加工效果。 
（2）氮碳化鈦涂層（TiCN） 
TiCN涂層中的碳元素提高了刀具硬度，有良好的潤滑性，乃高速鋼刀具的理想涂層。 
（3）氮鋁鈦和氮鈦鋁涂層（TiAlN/AlTiN） 
氮鋁鈦和氮鈦鋁涂層中形成的一層氧化鋁可以提高刀具在高溫加工的壽命。可用于干式或半干式切削加工的涂層。涂層中所含鋁和鈦的比例不同，氮鈦鋁涂層比氮鋁鈦涂層有著更高的硬度，它是高速加工領(lǐng)域一個不錯的涂層選擇。 
（4）氮化鉻涂層（CrN） 
氮化鉻涂層良好的抗粘結(jié)性使其在容易產(chǎn)生積屑瘤的加工中成為首選涂層。涂覆了此種幾乎無形的涂層后，高速鋼，硬質(zhì)合金等刀具的加工性能將會得到改善。 
（5）金剛石涂層（Diamond） 
Diamond涂層為非鐵金屬加工刀具最佳涂層，是加工石墨、金屬基復(fù)合材料（MMC）、高硅鋁合金及高磨蝕材料的理想涂層（純金剛石涂層刀具不能加工鋼件，加工鋼件會產(chǎn)生大量切削熱，并導(dǎo)致發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使涂層與刀具之間的粘附層遭到破壞）。 
用于硬銑、攻絲和鉆削加工的涂層各不相同，他們是在特定的情況下使用。此外還有多層涂層，此類涂層在表層與刀具基體之間還嵌入了其它涂層，提高了刀具的壽命。 
（6）氧化涂層（Homo）
氧化涂層（Homo）是將工具于500～550ºC的水蒸汽中加熱30～60分鐘，使工具表面上生成Fe3O4層，這是種氧化處理法，其氧化皮膜的厚度在1～3µ的范圍。此皮膜因是多孔質(zhì)的原故，能保持住切削油減少摩擦熱，對難切削材、高抗拉力鋼、不銹鋼、鑄鐵等，絲攻容易發(fā)生磨損的甚有效果。 

3.涂層的成功應(yīng)用 
鎢鋼熱熔鉆涂層的高性價比取決于諸多因素，對于特定的加工而言，只有一種或幾種可行的涂層選擇。涂層特性的選擇，是否正確，只有兩種結(jié)果加工，效率明顯提高和幾乎沒有改善。切削深度、切削速度和冷卻液都會對涂層產(chǎn)生影響。 
被切削材料在加工中存在著許多不確定因素，在大批量采用一種涂層刀具的時候，先購買一小部分在加工中使用，視工作效率是否改變，而決定是否值得批量購買。涂層（刀具）供應(yīng)商們不斷開發(fā)新涂層，以提高涂層的耐磨性，耐高溫。