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关于高速钢车刀的研究

关于高速钢车刀的研究

  • 分类：行业动态
  • 作者：四川省灵通工具有限责任公司
  • 来源：www.scltgj.cn
  • 发布时间：2018-12-27 13:48
  • 访问量：

【概要描述】所谓涂层高速钢刀具，就是通过气相沉积技术或其它方法，在高速钢刀具基体上涂覆一层或多层耐磨性好的难熔金属化合物(硬涂层，如TiN、TiAlN等)或非金属化合物(软涂层，如MoS2等)。硬涂层在切削加工过程中犹如在高速钢刀具与切屑之间增加了一道热的隔离层，因为难熔金属化合物有比高速钢刀具和工件材料低得多的热传导系数，可抑制切削区的热量传到高速钢刀具，使高速钢刀具吸收的热量较少，能承受较高的切削温度，因

关于高速钢车刀的研究

【概要描述】所谓涂层高速钢刀具，就是通过气相沉积技术或其它方法，在高速钢刀具基体上涂覆一层或多层耐磨性好的难熔金属化合物(硬涂层，如TiN、TiAlN等)或非金属化合物(软涂层，如MoS2等)。硬涂层在切削加工过程中犹如在高速钢刀具与切屑之间增加了一道热的隔离层，因为难熔金属化合物有比高速钢刀具和工件材料低得多的热传导系数，可抑制切削区的热量传到高速钢刀具，使高速钢刀具吸收的热量较少，能承受较高的切削温度，因

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所谓涂层高速钢车刀，就是通过气相沉积技术或其它方法，在高速钢刀具基体上涂覆一层或多层耐磨性好的难熔金属化合物(硬涂层，如TiN、TiAlN等)或非金属化合物(软涂层，如MoS2等)。硬涂层在切削加工过程中犹如在高速钢刀具与切屑之间增加了一道热的隔离层，因为难熔金属化合物有比高速钢刀具和工件材料低得多的热传导系数，可抑制切削区的热量传到高速钢刀具，使高速钢刀具吸收的热量较少，能承受较高的切削温度，因而能保证高速钢刀具切削刃锋利，硬度不会很快下降，大大提高了高速钢刀具的耐高温性能，是提高高速钢刀具耐磨性而不降低其韧性的有效途径之一。软涂层具有良好的自润滑性，可降低切屑流出时的摩擦。通常软涂层和硬涂层作复合涂层，充分利用硬涂层的高硬度、热稳定性和软涂层的滑动性能，使刀具在符合绿色制造工艺的干式切削条件下也能可靠地工作。与未涂层刀具相比，刀具寿命提高2～5倍，甚至10倍以上。对切削加工中使用的各种高速钢刀具，如钻头、丝锥、铣刀、齿轮刀具等均可采用涂层工艺来提高它们的使用性能，是高速钢刀具发展的重要方向之一。因为难熔金属化合物具有硬度高、耐磨和耐热等特点，所以硬涂层在切削过程中就犹如是在高速钢刀具与切屑之间增加了一道耐瘗、耐热的屏障，大大提高了高速钢刀具的耐磨性能和耐高温性能。

高速钢是常用的三大刀具材料之一, 适合制作形状复杂的刀具(如钻头、丝锥、铣刀)和一些尺寸精度要求高的成形刀具(如滚刀、拉刀)等。而高速钢材料的局限性也很明显, 如硬度(尤其是高温硬度)低和耐磨性差 、允许的切削速度低等而将不同的 PVD 涂层技术结合起来进行涂层的制备 ,以获得具有良好综合物理机械性能的刀具复合涂层 ,也逐渐成为一种趋势。

刀具涂层技术作为提高刀具切削性能的有效途径，已引起世界各国制造业的高度重视，得到了迅速的发展和推广应用。本文采用先进的闭合场非平衡磁控溅射离子镀复合PVD技术，制各了CrAlTiN多元复合涂层，研究分析了涂层特性及涂层高速钢刀具的切削性能、磨损机理和应力分布状况。

用扫描电子显微电镜(SEM)和透射电子显微电镜(TEM)对涂层表面和截面的观察结果表明，磁控溅射CrAlTiN多元复合涂层与高速钢基体的匹配较为理想，涂层组织均匀、细密；结合X射线衍射分析，涂层沿厚度具有结构和成分的双重梯度结构，以及高的热稳定性；用压痕、划痕和针盘等试验表明，涂层具有高的硬度和韧性，优异的抗摩擦、磨掼生能，且与基体结合良好。

基于涂层高速钢刀具优良的切削性能，自其问世以来，在世界各国迅速得到了发展和推广应用，到二十世纪八十年代末，工业发达国家高速钢复杂刀具采用涂层的比例已超过60％，提高了切削加工效率，取得了显著的经济效益。目前，日本、德国的高速钢齿轮刀具几乎已全部采用涂层；美国的高速钢齿轮刀具及数控机床上使用的高速钢刀具80％以上采用涂层；俄罗斯等国的高速钢刀具采用涂层的比例也越来越大。

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上一个: 硬质合金刀具崩刃出现的原因以及如何预防
下一个: 机加工中车刀刃磨有哪些操作步骤和注意事项？
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车刀角度对刀具的影响有哪些?

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2021-08-16
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问题 原因  解决方法 刀具断裂 •进料太快 •排屑量过高 •刃长过长或总长过长 •磨损过多 •降低进料速度 •降低每齿的进给率 •固定刀柄较深；使用较短的端铣刀 •早期研磨 磨损 •速度过快 •较硬的工件 •切屑堆积在刃上 •不正确的进料及速度(太慢) •不正确的切角 •主要隙角太小 •降低速度：使用另一种润滑剂 •使用等级较高的工具材质和镀层 •改变进料率及速度。改变切屑大小或是以润滑剂或空压机来清除切屑 •增加进料率和速度。试用下切的方式进刀 •改用正确的切角 •改用较大的隙角 工具寿命短（刀刃钝化） •切削时的摩擦力太高 •工件较韧 •不正确的切角 •早期研磨 •使用高级工具钢(分子金属聚合物) •改用正确的切角和隙角 刀刃缺口 •进料太快 •初次切削时进料太快 •机器、工具或是固定具刚性不足 •工具固定不牢 •工件固定不牢 •缺乏刚性 •刀刃过于锐利 •降低到适当的进料率 •初次切削时降速 •改用刚性较佳的机器、工具或固定具 •确实固定 •确实固定 •使用最短的端铣刀，固定刀柄较深，试用下切方式进刀 •减少隙角及切角 切屑堆积 •切屑移除过快 •排屑空间不足 •润滑不足 •调整进料率或速度 •使用较少刀刃 •使用空压机 毛边 •主要隙角过度磨损 •不正确的铣切设定 •不适当的切角 •早期研磨 •更正铣切设定 •改用正确切角 边缘无垂直度 •进料太快 •过度切削 •刃长或总长过长 •刃数太少 •降低到正确的速度 •减低切削时的深度及宽度 •使用适当的工具长度，固定刀柄较深 •使用多刃端铣刀 尺寸不够精准  •过度切削 •机器或固定具缺乏准度 •机器或固定具缺乏刚性 •刃数太少 •减低切削时的深度及宽度 •修理机器及固定具 •改变机器、固定具或是切削设定 •使用多刃端铣刀 嘈杂 •进料率及速度过快 •机器及固定具刚性不足 •隙角过大 •工件固定不良 •切削过深 •刃长或总长过长 •更正进料率及速度 •使用较佳的机器或工具固定具或是改变设定 •减少隙角，作边缘处理(以油石涂主要隙角) •确实固定工件 •减少切削深度 •固定刀柄较深，使用较短的端铣刀或是试着改用下切方式进刀 粗糙的表面细铣 •进料太快 •速度太慢 •过度磨损 •切屑堆积在刃口形成切削作用 •端刃未作排屑曲面 •降低到正确的进料速度 •使用较高的速度 •早期研磨 •减少排屑量 •于刀刃底部研磨曲面
2021-07-26
硬质合金刀片损伤规律

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硬质合金刀片作为刀具，具有以下4个重要的性质： 1)高温时硬度也不会降低。 2)长时间使用也不会被磨损。 3)受到高压也不会变形或碎裂。 4)将其加工成很尖锐的切削刃形状，也不会弯曲变形。 然而，如果使用方法或用途有误，即使具有这些超群性能的硬质合金刀片也会变得面目全非。特别要提到的是，硬质合金刀片对切削速度很敏感。用相同材料制成的硬质合金刀片，如果切削速度不同，切削刃的磨损状况也不同。 让切削速度从15m/min开始慢慢地增加，刀具的损伤状况有很大的变化 Vc=15m/min 切削3min后 →初期磨损 积屑瘤剥离缺损 Vc=35m/min 切削5min后 →崩刃 Vc=60m/min 切削5min后 →后刀面和前刀面的长方形磨损 Vc=100m/min 切削3min后 →月牙洼 后刀面崩刃 Vc=250m/min 切削1min后 →月牙洼 后刀面崩刃 Vc=400m/min 切削30s后 →热开裂 异常崩刃 切削刃的损伤及其分类 硬质合金刀片的损伤可以大致分成以下三种状况： 1)月牙洼、热裂：主要原因是切削时温度太高。 2)崩刃、卷刃或缺口：由刀体的韧度不够或是机床的回转不平稳（各零件之间存在配合间隙）而引起。 3)磨损：即由切削刃细小的碎粒引起的刮擦损耗，由刀具和被加工材料的接触而引起。 为了防止和减少这些损伤，重要的是要注意做到以下几点： 对于月牙洼和热裂，要使用高温性能好的含有大量碳化钛或碳化钽的材料；对于崩刃、卷刃或缺口，要强化材料中粒子的保持力，那就要用钴含量多的材料；对于切削刃损耗，就得增加钨的含量了。
2021-07-22

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