TiCN涂层硬质合金刀具铣削性能研究

采用Kistler三向压电铣削测力仪测试了刀具切削45钢过程中的切削力,利用超景深显微镜、扫描电镜和能谱仪观察分析刀具切削后的磨痕宽度、形貌和成分,获得了未涂层刀具HSS、TiN和TiCN涂层刀具的切削时间与磨痕宽度关系图,探讨了刀具的切削失效机理。采用XRD分析了涂层刀具铣削前的相结构,结果表明:TiN与TiCN涂层均表现为fcc-TiN相结构,TiCN具有明显的(111)择优取向,TiN择优取向不明显。切削试验表明:在磨痕宽度达到0.3mm时,TiCN涂层刀具的切削时间比TiN涂层刀具切削时间约长2.5倍,同时整个切削过程中TiCN比TiN具有更低的切削力。这可能是因为TiCN涂层比TiN涂层具有更高的硬度和耐磨性,并且切削过程中TiCN涂层中固溶的C能析出至晶界处,起到润滑作用,降低刀具与工件材料之间的摩擦,减小切削力,延长刀具使用寿命。SEM和EDS分析表明:TiN涂层刀具磨损失效机理为磨料磨损和粘着磨损,而TiCN涂层刀具失效以磨料磨损为主。     

离子镀TiCN和TiN工具涂层的微结构与切削性能

采用电弧离子镀技术在硬质合金铣刀和钻头上镀覆了TiCN和TiN涂层,研究并比较了两种涂层的微结构与力学性能,以及涂层铣刀的高速切削性能和涂层钻头的切削性能。结果表明,TiCN和TiN涂层同为单相的Na-Cl型结构,并都呈现(111)择优取向的柱状晶,TiCN涂层的硬度为34.6GPa,远高于TiN涂层25.1GPa的硬度。在高速铣削条件下,TiCN涂层铣刀的后刀面磨损速率仅为TiN涂层铣刀的约三分之一。TiCN涂层钻头在钻孔数为TiN涂层钻头两倍时的磨损量仍低于TiN涂层钻头。TiCN涂层的高硬度及在较高切削线速度下的减摩作用是这种涂层刀具寿命提高的重要原因。     

加C改善TiN涂层

<正> TiCN涂层的硬度(3000HV)比TiN涂层(2300HV)高,几乎能弥合未涂层硬质合金的性能差距。在某些切削场合,费用较低的TiCN涂层高速钢刀具现在可与未涂层硬质合金刀具竞争。铣削:硬质TiCN涂层与韧性高速钢基体相结合,可使铣刀接近至今只有用硬质刀具才能达到的综合性能和表面速度。据称,TiCN涂层立铣刀的金属切除率提高3～2倍,寿命几乎提高5倍。     

涂层钻头加工不锈钢磨损机理研究

研究了TiN、TiAlN、TiCN三种高速钢涂层专用麻花钻头钻削加工1Cr18NigTi奥氏体不锈钢时的刀具寿命以及刀具表面涂层的磨损特性。通过研究刀具寿命以及对刀具前刀面涂层磨损形态和元素成分的变化规律，揭示了三种涂层钻头的磨损机理。结果表明：在中低速、湿切削的情况下，TiCN涂层要优于TiAlN涂层，明显优于TiN涂层；TiCN涂层高速钢专用钻头较TiAlN、TiN涂层高速钢专用钻头更加适合不锈钢的钻削加工。研究结果对提高不锈钢钻削加工效率与加工质量具有重要意义。     

两种PVD涂层刀具

<正> 1.TiAIN 涂层刀具第16届日本国际机床博览会上展出了采用此种涂层的立铣刀。涂层为暗紫包,涂层厚度约2～4μm,商品名为BALINIT-H。这种涂层可用于高速钢刀具,也可用于硬质合金刀具。TiAIN 涂层高速钢刀具可用于铸铁、铸铝的切削加工,主要特点是在高温条件下,刀具基体材料的硬度不会下降。TiAIN 涂层硬质合金刀具(车刀、钻头、立铣刀等)切削性能十分理想,主要特点是,在高温条件下,热传导率低,刀具在热负荷较大的情况下,仍能正常切削。2.TiCN 涂层立铣刀这种刀具的特点是,后面磨损比 TiN 涂层小,切削非常稳定。涂层厚度1～4μm,涂层硬度为 HV3000,摩擦系数约为0.3。TiCN 涂层立铣刀可用于抗拉强度达900N/mm~2以上的钢种的切削加工,对于加工硬化严重的不锈钢等材料,切削效果也很好。TiCN 涂层除用于切削工具外,还可用于冷轧成形的模具,经 TiCN 涂层处理的模具,硬度和强度明显提高,使用寿命大幅度延长。     

新型AlTiN涂层

近年来欧洲开发出一种AlTiN新型涂层材料。该涂层具有表面硬度高（可达4500～4900HV，比聚晶立方氨化棚PCBN的硬度3400～4500HV还高）、红硬性好（在高达1500～1600F切削温度下不降低硬度，不产生氧化）、热导率低、涂层附着力好等特点，而且该涂层生产成本低，刀具寿命长。切削试验表明，AlTiN涂层刀具的使用寿命为TiN、TiCN、TiAlN涂层刀具的4倍，而生产成本只为其30％。用其徐覆的球头立铣刀可在切削速度为49856％m／min加工条件下切削硬度高达47～52HRC的56NiCrMoV7模具钢，加工表面粗糙度可比未徐层铣刀降低二倍以上，节约…     

涂层高速钢组合拉刀拉削高强度合金钢的试验研究

研制了TiN和TiCN两种涂层高速钢精密组合拉刀。通过这两种涂层拉刀与未涂层拉刀的对比切削试验 ,研究了加工高强度合金钢内孔螺旋键槽时刀片的磨损性能及重磨前刀面对刀具切削性能和加工表面粗糙度的影响 ,并分析了提高涂层刀具寿命的机理     

W18Cr4V表面TiN/TiCN硬质涂层的制备与表征

采用优化的工艺参数在W18Cr4V高速钢上制备了纳米硬质TiN/TiCN涂层,以此提高刀具材料的使用寿命。采用磁控溅射方法,以N2和C2H2为反应气体,在W18Cr4V高速钢基体上制备高质量的涂层。通过XRD、XRF、SEM研究了涂层的化学成分和结构,借助显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机分别测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能,采用切削试验研究涂层的使用寿命和高温热稳定性。结果表明:涂层表面元素分布相对均匀,涂层为FCC结构的TiCxN1-x和TiN,平均晶粒尺寸分别为35.65 nm和32.12 nm;涂层硬度较大,高于3 300 HV;涂层的耐磨、切削性能和热稳定性较好,摩擦系数和磨损量较低,涂层刀具的使用寿命是无涂层刀具的3倍左右。     

涂层刀具应用与齿轮滚插加工硬度关系研究

针对普通高速钢刀具难以加工大模数中硬圆柱齿轮的问题,而刀具涂层具有提高刀具材料表面硬度和耐磨性却不降低其韧性的特点,选用TiN和TiNA1涂层试涂基体材料为普通高速钢、钴高速钢及粉末冶金高速钢的齿轮滚刀或插齿刀,并用此涂层刀具加工工厂常用的、经调质或免渗碳淬火后硬度为300～400HB的大模数中硬齿面齿轮.经加工试验,得出了刀具材料涂层与滚、插加工硬度关系,以累积经验,合理选用涂层刀具,从而方便、正确地加工中硬齿面齿轮,并解决生产中出现的非涂层刀具无法切削或切削加工质量精度达不到设计要求的难题.     

硬质合金铣刀涂层性能的试验研究

针对涂层材料改善刀具切削性能这一问题,本文采用常速试验和高速试验的方法,对比分析了七种涂层材料对铣刀切削性能的改善程度。试验结果表明:涂层性能优越与否与切削速度有很大关系,AlCrN和TiAlCN涂层铣刀更适合高速切削;而AlTiN涂层铣刀不适合高速切削;TiN涂层铣刀无论在常速和高速切削时性能均表现不佳,高速切削时磨损相对更快;CrN+TiN复合涂层抗氧化能力较好,但抗磨能力相对较差。     

TiN涂层滚刀切削大模数中硬齿面斜齿轮

一、概述大功率高压注水泵的大斜齿轮(图1)的模数m_n=10mm、齿数z=74、螺旋角β=23°、齿宽87mm,技术等级8-GJ,旋向左右各一件,材料为42CrMo,齿圈硬度为HRC40～45,属于硬齿面≥HB350。该齿轮用普通高速钢滚刀难以加工,用磨齿工艺或硬质合金刀具切削的技术难度大,成本很高。目前国内外的试验和实践已证明,TiN涂层刀具比未涂层刀具的耐用度和加工效率有明显的提高。我们用TiN涂层高速钢滚刀对该斜齿轮进行切削加工,取得了满意的效果,证明了涂层高速钢滚刀能解决齿轮中硬齿面的切削加工,为大模数、大直径硬齿面齿轮的加工开辟了新的工艺途径。     

T型槽加工刀具的改进

<正>这类工件一般都是购入市场上的T型槽切削用的铣刀进行加工。刀具破损情况严重,加工速度很难提高。为延长刀具寿命,提高加工效率,刀具材料可改用粉末冶金高速钢去取代一般高速钢,并进行TiCN涂层处理。为了改善排屑性能,将原来的10齿改为6齿,增     

TiN涂层刀具在车削中切削部分几何形状的影响

<正> 使用物理气相沉积(PVD)技术,在高速钢(HSS)刀具上涂覆一层氮化钛(TiN),可以明显改变刀具与工件材料界面问的条件。虽然早在八十年代TiN涂层高速钢刀具就得到了普遍应用,但对于进一步改变硬涂层刀具切削部分几何形状的工作却做得很少。为了评价切削部分几何形状的影响,采用具有不同前角和后角的TiN涂层高速钢刀具和未涂层高速钢刀具进行了车削试验。除了改变切削角度之     

TiN涂层高速钢刀具耐热性的研究

研究了切削过程中TiN涂层高速钢刀具的切削温度场分布特征及其生热、导热特征。通过试验证明了TiN薄膜的热学特征与其晶体结构类型有关 ,用不同工艺方法得到的TiN涂层高速钢刀具的耐热性、耐磨性亦存在明显差别 ,为TiN涂层刀具沉积工艺参数的优化、刀具几何参数及切削用量的合理选择提供了理论依据。     

PVD涂层与未涂层硬质合金刀具切削刀的对比试验研究

应用同型号未涂层、TiN涂层和TiCN涂层硬质合金刀具进行切削试验，用KISTLER三向测力仪、电荷放大器和PC机组成的切削力数据采集系统进行三向切削力采集。试验表明在切削过程中PVD涂层硬质合金刀具的切削力随刀具进给量、切削深度、切削速度的变化规律与未涂层硬质合金刀具相同，但涂层硬质合金刀具的切削力明显小于未涂层硬质合金刀具的切削力。     

离子镀TiAlN工具涂层的微结构与切削性能

研究并比较了TiAlN和TiN涂层的成分、微结构、力学性能与抗氧化性及涂层铣刀的高速切削性能和涂层钻头的切削性能。结果表明,TiAlN和TiN涂层同为单相的NaCl型结构,并都呈现择优取向的柱状晶,TiAlN涂层的硬度远高于TiN涂层的硬度,TiAlN涂层的抗氧化温度明显高于TiN涂层的抗氧化温度。在高速铣削条件下,TiAlN涂层铣刀的后刀面磨损速率仅为TiN涂层铣刀的约四分之一。在钻孔数相同时TiAlN涂层钻头的磨损量也显著低于TiN涂层钻头。TiAlN涂层刀具的使用寿命显著高于TiN涂层刀具。     

PVD涂层与未涂层硬质合金刀具切削力的对比试验研究

应用同型号未涂层、TiN涂层和TiCN涂层硬质合金刀具进行切削试验 ,用KISTLER三向测力仪、电荷放大器和PC机组成的切削力数据采集系统进行三向切削力采集。试验表明在切削过程中PVD涂层硬质合金刀具的切削力随刀具进给量、切削深度、切削速度的变化规律与未涂层硬质合金刀具相同 ,但涂层硬质合金刀具的切削力明显小于未涂层硬质合金刀具的切削力     

高速钢涂层刀具

高速钢是制造金属切削刀具的主要材料,它的使用面广量大,在我国刀具材料构成中,高速钢占有绝对的比例,约占80％以上。为了充分发挥高速钢的切削性能,提高刀具的耐磨性,可在其表面上镀覆一薄层耐磨的难熔金属化合物(简称涂层刀具)。试验表明。在高速钢车刀、钻头、铰刀、丝锥、立铣刀、拉刀和齿轮滚刀等刀只上涂上一层2～5μm厚的氮化钛(TiN)涂层后,硬度可达HRC80以上,并且表面摩擦系数减小,刀具耐用度可提高2～5倍,甚至10倍。但涂层刀具使用的效果与涂层方法、涂层材料、涂前刀具的处理以及刀具的合理使用等有关,现就上述问题介绍如下: 一、涂层方法目前生产上常用的涂层方法有两种:物理气相沉     

硬质合金麻花钻涂层性能试验研究

涂层能够有效改善刀具的切削性能,在理论分析与试验研究基础上,对比分析了涂层麻花钻与未涂层麻花钻切削过程中的轴向力大小,同时对比分析了七种涂层材料对硬质合金麻花钻切削性能的改善程度。试验结果表明:相对于未涂层麻花钻而言,涂层麻花钻切削过程中的轴向力明显减小,刀具耐用度显著提高;不同涂层材料对刀具切削性能的改善程度不同,在考察的七种涂层材料中TiCN、TiAlCN和TiAlN涂层对麻花钻耐用度改善效果最为明显,而AlCrN和CrN+TiN涂层相对较差。     

涂层刀具在筒节加工中的应用

1刀具涂层技术的应用目前,机械加工企业大都已经认识到刀具采用涂层技术是提高切削效率、降低加工成本的有效途径。随着涂层技术装备的改进,涂层费用已比初期下降了1/2~2/3。从涂层刀具在全部使用刀具中所占比例来看,工厂规模不同,该项比例的大小也不同,国外规模较大、管理较好的工厂涂层刀具占全部使用刀具的85%,规模较小的工厂涂层刀具也占全部使用刀具的55%。目前,我国只有几个大型硬质合金厂有CVD、PVD涂层设备而且涂层刀片所占比例不大。碳化钛是一种高硬度耐磨化合物,有着良好的抗摩擦磨损性能,氮化钛的硬度稍低,但却有着较高的化学稳定性,可大大减少刀具与被加工件之间的摩擦系数。从涂层工艺考虑,两者均为理想的涂层材料,但无论碳化钛或氮化钛,单一的涂层均很难满足高速切削对刀具涂层的综合要求。碳氮化钛TiCN具有TiC和TiN的综合性能,其硬度(特别是高温硬度)高于TiC和TiN,因此是一种较理想的刀具涂层材料。在抗氧化磨损和抗扩散磨损性能上,没有任何材料能与氧化铝相比。但由于氧化铝与基体材料的物理、化学性能相差太大,单一的氧化铝涂层无法制成理想的涂层刀具。多层涂层及相关技术的出现,使涂层既可提高与基体材料的结合强度,同时...