刀具涂層原理及可行性分析

    根據(jù)金屬切削原理，在正常切削時(shí)，刀具的磨損主要包括以下幾種：后刀面磨損；前刀面磨損，即月牙洼磨損；前后刀面同時(shí)磨損。

    刀具涂層是指在強(qiáng)度和韌性較好的硬質(zhì)合金或高速鋼（HSS）基體表面上，利用氣相沉積方法涂覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物，涂層作為一個(gè)化學(xué)屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，從而減少了月牙洼磨損。涂層刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導(dǎo)率低等特性。

    物理氣相沉積（PVD）是一種物理氣相反應(yīng)生長(zhǎng)法。沉積過(guò)程是在真空或低氣壓氣體放電條件下，即在低溫等離子體中進(jìn)行的。涂層的物質(zhì)源是固態(tài)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)“蒸發(fā)或?yàn)R射”后，在工件表面生成與基材性能完全不同的新的固態(tài)物質(zhì)涂層。PVD涂層材料主要為T(mén)iN,TiCN,CrN,TiAlN,AlTiN,AlCrN,WC/C,DLC和金剛石等成份，不同的應(yīng)用領(lǐng)域，需選用不同的涂層材料。涂層的厚度通常只有幾個(gè)微米，硬度卻是鋼鐵的2到5倍。歐瑞康巴爾查斯（OerlikonBalzers）涂層公司發(fā)明了用鉻元素取代鈦元素的涂層技術(shù)，并于2004年推出了商品名為“BalinitAlcorna”的單層AlCrN涂層。AlCrN涂層的高紅硬性使其在極高的熱負(fù)荷下仍可保持性能穩(wěn)定，在高速切削、干式（或準(zhǔn)干式）切削加工條件應(yīng)用試驗(yàn)證明性能優(yōu)異，涂層的高硬度和抗磨損性使得可切削材料硬度達(dá)到HRC70。

    貫通軸產(chǎn)品材料為49CrMo4,熱處理技術(shù)要求為：感應(yīng)淬火效硬化層深度5-7mm，表面硬度50-55HRC，心部為調(diào)質(zhì)組織，硬度要求35-40HRC。從理論上分析完全可以應(yīng)用該涂層刀具切削熱后貫通軸。

    選用花鍵滾刀，在經(jīng)歐瑞康巴爾查斯（OerlikonBalzers）涂層后，進(jìn)行工藝試驗(yàn)。工藝方法為：熱前磨外圓C—滾花鍵D——熱后C處校直——熱后滾花鍵B，將原滾花鍵工序轉(zhuǎn)移至熱后進(jìn)行加工。

    在原來(lái)切削參數(shù)不變（S=250r/minF=13m/min）的情況下，加工噪音明顯降低。對(duì)加工出產(chǎn)品進(jìn)行了質(zhì)量跟蹤，將任意抽檢10件貫通軸花鍵跳動(dòng)及M值變動(dòng)量，從記錄數(shù)據(jù)可以看出，應(yīng)用涂層刀具熱后滾切貫通軸加工精度完全符合圖紙要求，該精度要求可以取消偏離。M值變動(dòng)量減小后提高了與凸緣裝配后側(cè)隙變動(dòng)量，從而提高了裝配精度。

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