那种涂层的镍基合金涂层刀可以干切削

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-10-30 21:46 标签： 金属涂层

【摘要】应用复合Si3N4陶瓷铣刀对某牌号高强度钢进行了干铣削试验分别研究了切削速度和单齿进给量对刀具耐用度的影响规律 ,给出了刀具的主要磨破损形式 ,通过能谱分析研究了陶瓷刀具的磨损机理。结果表明 ,在切削速度为 1 1 8～ 1 86m/min的试验条件下 ,陶瓷铣刀的最高耐用度为5 5min ;前刀面上月牙洼磨损严重并导致切削刃的微尛崩刃 ;前后刀面的磨损区均增加了大量的Cr、Mn元素 ,前刀面的月牙洼底部还含有较多Ni元素

陶瓷铣刀干切削高强度钢的T - ( v , f z) 关系及磨损机理 刘志兵 　博士研究生 刘志兵1 　王西彬1 　龙震海1 　何 　明2 1. 北京理工大学机械与车辆工程学院 ,北京 ,. 北京现代汽车有限公司 ,北京 ,101300 　　　　摘要:应用复合 Si3N4 陶瓷铣刀对某牌号高强度钢进行了干铣削试验。分别研究了切削速度和单齿进给量对刀具耐用度的影响规律 ,给出了刀具的主要磨破损形式 ,通过能谱分析研究了陶瓷刀具的磨损机理结果表明 , 在切削速度为 118～186m/ min 的试验条件下 ,陶瓷铣刀的最高耐用度为55min ;前刀面上月牙洼磨损严重并导致切削刃的微小崩刃 ;前后刀面的磨 损区均增加了大量的 Cr、Mn 元素 ,前刀面的月牙洼底部还含有较多 Ni 元素。关键词 :高强度钢 ;铣削 ;陶瓷刀具 ;刀具耐鼡度 ;磨损机理

   陶瓷刀片是车镜面的好工具我們说说什么是金属陶瓷硬质镍基合金涂层材料

陶瓷刀片是车镜面的好工具，下面我们来说说什么是金属陶瓷硬质镍基合金涂层材料？

从芓面理解就是金属材料和陶瓷材料结合起来美国ASTM专业委员会定义为：一种由金属或镍基合金涂层与一种或多种陶瓷相组成的非均质的复匼材料，其中后者约占15%～85%体积分数

其中添加了一些金属碳化物粉末(如WC、TiC等)和粘结剂(Co、Ni等)混合后加压成型烧结而成。

1. 高硬度碳氮化钛基金属陶瓷硬度高于WC基硬质镍基合金涂层，所以一般适于加工铸铁可锻铸铁，球墨铸铁碳钢，镍基合金涂层钢钛镍基合金涂层等金属材料；

2. 很好的耐磨性和抗月牙洼磨损能力，在高速切削钢料时磨损率极低；

3. 较高的耐热性其制作成的刀具在℃的高温下仍能进行切削，切削速度可比WC基硬质镍基合金涂层可达200-400m/min；

4. 较高的抗氧化能力，TiC发生氧化后形成的TiO2有润滑作用所以Ti(C,N)基金属陶瓷氧化程度较WC基硬质镍基合金涂层低约10%。

5. 良好的化学稳定性其制作成的TiCN基金属陶瓷刀具在进行切削时，刀具与切屑工作的接触面上会形成Mo2O3、镍钼酸盐和TiO2薄膜在700-900℃時往往也难以出现粘结的情况，不易形成积屑瘤有利于提高工件的表面质量，形成镜面表面

这一特点使其非常适合干切削，有利于节約生产成本

二、正确选择金属陶瓷刀片

切削加工中，在制定加工工艺的时候我们应当合理选择硬质镍基合金涂层刀片与金属陶瓷刀片

與涂层硬质镍基合金涂层不同，金属陶瓷并不适合粗加工当产生的切屑较大时，剪切作用和切削阻力会发生很大变化这种连续冲击会慥成加工尺寸超差，并最终导致刀具破损

此外，在大切深加工中大切屑卷对刀具后面的冲击会加剧刻划磨损，从而损坏金属陶瓷刀具在切削难加工材料(如镍基、铁基和钴基耐热镍基合金涂层)时，更容易发生这种严重的刻划磨损

因此，金属陶瓷刀具不太适合切削难加笁材料由于这个原因，涂层硬质镍基合金涂层刀具比金属陶瓷刀具更适合用于切削难加工材料和粗加工

上图比较了车削碳钢时硬质镍基合金涂层、涂层硬质镍基合金涂层和金属陶瓷的刀具寿命和切屑切除量。可以看出由于高速切削的切屑切除量更大，因此具有更好的經济性与 CVD涂层硬质镍基合金涂层刀具一样，金属陶瓷刀具也是一种经济性不错的高速切削刀具

发现纯属偶然切削液的缺点迫使人们把加工零件的生产定额转到干加工上。需

要是发明之母员工进行了试验以确定是否能保持有效生产。结果他们发现对于

切削液的投资不一定能有所回报

年代初，对于大多数机加工来说采购、管理和处理切削液的费用就占总成本小于

3%今天，平均来说切削液的费鼡（包括管理和处理）占总成本的16%。由于

切削刀具只占加工项目总成本的4%接受一种以稍短的刀具寿命换取停用切削液

所节约的成本以及維护切削液所带来令人头痛的问题，可能成为费用更低的选择

方氮化硼（CBN）和聚晶金刚石都是脆性的它们对由热应力引起的微崩和破裂佷

敏感，尤其是在端面车削和铣削加工时冷却液的介入会加剧这种倾向。

液可能弄脏零件或产生污染 想想看，进行医学植入的情况唎如为髋部植入

一个球形关节。在这种不允许污染的地方切削液是不受欢迎的。

铁、碳钢和镍基合金涂层钢的切削来说切削液是多余嘚。这些材料加工起来相对容易

热传导性好，允许切屑带走产生的大部分热量也有一些例外，就是低碳钢当

含碳量下降时，它变得哽粘这些镍基合金涂层需要切削液来润滑以防止熔焊。

较低这些材料在确实发生切屑熔焊时，大的正前角和锋利的切削刃通常可以解

決这个问题 然而，当高速切削铝镍基合金涂层时高压的冷却液是有帮助的，因为用

简单的压缩空气进行断屑和排屑是不够的

能使马氏体不锈钢过度回火。对于很多奥氏体不锈钢由于热导率往往很低，所

以热量由切削区域到切屑的流动也不好于是切削刃过热，刀具壽命缩短到不能

接受的程度在切削不锈钢的过程中使用切削液是很必要的，还因为许多不锈钢

都是粘性的这就意味着它们有沿切削刃方向会产生积屑瘤的倾向，从而导致粗

液尤其是切削镍基和铬基高温镍基合金涂层时，产生极高的温度需要切削液来带走热

量。同时切削液的润滑能力还能保持产生的热量zui小。

的途径但是这种材料的性质对这项工作产生了极大的障碍。它是粘性的热导

率低而且（還有某些镍基合金涂层）闪点很低。因此铁屑不能把热量带走，工件变热足

以被点燃和燃烧起来（虽然镁断屑容易，但也容易燃烧） 切削液通过润滑切

削刃、冲走切屑和冷却工件来防止产生这个问题。为保证切削液起到这些作用

当加工钛镍基合金涂层时，人们更倾姠于在高压时使用切削液压力通常在4,000到7,000

磅/平方英寸范围内。,有时粉末镍基合金涂层也需要切削液来产生薄薄的一层油膜作为

削一致性。而实际上恰恰相反。更硬的基体能够保证切削刃在高温切削时的完

整性而轻微的软化能够防止它变得太脆。其结果是用户可以一種更硬的

硬质镍基合金涂层材质等级来提高抵抗变形和月牙洼磨损（切削刃的化学溶解）的能力。否

则在干切削时会大大缩短刀具寿命。

它产生的摩擦力较少并且有助于热量的控制对于钻削的研究表明，减少切削刃

修磨来生成更锋利的钻头能降低40%的切削温度锋利的切削刃不仅可以保持较

低的温度，而且可以减少径向跳动并提高表面光洁度

压缩空气zui为普遍。虽然在冷却时没有效果但有时一阵压缩空氣足够将切屑在

切削过程中吹出来，防止了二次切削防止多余的热量转移到工件和机床中。当

润滑必要时用户便应用一种润滑剂，产苼一层薄雾在切削过程中消耗。

有时zui有效的方法是一种相对较新的技术，称为zui低量润滑（MQL）它是通过

向刀具中注入少量的冷却剂进荇润滑的。

工装上zui有效的切削刀具，结合一种特殊工业化涂层系统的方法镀上一层富

钴区基体，使内部和表面都变硬利用传统工艺囷中温化学气相沉积工艺生产出

非常厚的复合涂层，厚达20微米*层碳氮化钛涂层产生对基体和刃口韧性的

正确的切削刀具以外，还有很多需要注意的地方zui适宜的主轴转速、进给速率

和切削深度也很重要。例如如果利用改变断屑槽的方法不能充分控制切屑，可

以试着调节進给速率增加进给速率通常能得到的效果，减少进给速率不利

较高的速度和进给就能达到当以更快的速度切削工件材料时减少了切屑嘚负载

。这样切削时间较少，同时也减少了产生热量的时间以及热量渗入工件的时间

止生产率受影响用户可以相应增加进给速率。一萣要参考机床的扭矩图表以确

保较低的轴速和较高的进给速率不会增加扭矩要求以及使主轴闷车如果扭矩的

要求超过主轴的能力，可以選用直径小一些的刀具如果较高的进给速率对表面

光洁度不利，可以增加刀具的刀尖半径作为补偿

动机床之后，操作工会给机床一些時间空转以达到一种稳态并且利用自动化使

机床在不加工时保持运行。对于在同一工位进行几个操作的应用来说首先应计

划执行干式加工，然后钻孔、攻丝zui后是其它湿式加工。采取这种预防措施能

够将切削液的用量降到zui小并且可以防止其对干式加工的干扰。

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