现代刀具涂层技术的发展动向

几乎所有的金属切削加工都通过涂层技术而获益。在基体选择、涂层设计、涂层前和涂层后制备技术等方面的创新已经大大改善了切削刀具的性能，并不断拓宽金属切削加工的极限范围。     

涂层技术与现代切削刀具的互动发展

近几年来,在经济全球化背景下,我国的制造业获得了空前发展的机遇,而现代切削刀具成了提升制造业技术水平的关键因素之一,不断提高的切削加工要求和被加工材料的能级以及减少切削加工对环境污染等有力地推动了用于现代切削刀具涂层技术的发展.膜系材料多元合金化,涂层工艺组合的多样化中出现的TiAlN、TiAlCN、CrSiN等多元复合涂层和多层涂使刀具获得了高耐磨、低摩擦、热稳定性好和抗氧化能力强等良好的综合性能,大大提升了现代切削刀具的性能;纳米组分和纳米薄膜涂层的显微结构使得难加工材料的切削得到了新的解决办法;金刚石涂层和类金刚石涂层(DLC)在加工石墨零件和纤维增强等非金属材料和有色合金材料方面取得了良好的效果.为适应涂层工艺的发展,涂层的工艺装备亦实现了集成化、模块化和智能化.使涂层技术日趋个性化.涂层技术的发展也使现代切削刀具发展为一项高技术含量的产品,充分体现了两者发展的互动性.     

切削铝合金汽车零件的“软”涂层刀具的试验与研究

MoS2固体润滑材料具有低摩擦因数特性,将它喷涂于硬质合金刀头表面,获得"软"涂层刀具,用这种刀具切削铝合金过程中能减少切屑粘刀,减轻摩擦,降低切削力和切削温度。通过对带涂层刀具与不带涂层的普通刀具在加工铝合金汽车零件的过程中,对刃口磨损形态、工件加工质量、刀具使用寿命等试验数据分析,以验证MoS2"软"涂层刀具开发的可行性。     

新型刀具材料与切削工艺的变革

本文采用大量的数据,对采用新型刀具材料及传统刀具材料时切削加工效率、质量及刀具寿命等技术与经济问题进行了对比分析,说明了新型刀具材料必然要取代传统刀具材料。新型刀具材料的应用将促进机床制造技术的不断革新、切削加工工艺的相互替代及切削加工工艺流程的变革。刀具材料的发展方向是:(1)开发含有氮化物的新型刀具材料;(2)发展涂层刀具;(3)改善刀具基体,采用细晶粒硬质合金来提高刀刃强度。高速—精密切削加工技术是切削加工技术发展的必须趋势。图2幅。     

超硬纳微米 PVD 涂层技术在刀具领域的应用及研究进展

介绍了物理气相沉积(PVD)技术的原理、特点和真空蒸镀、溅射镀和离子镀之间的优缺点,从二元涂层、多元涂层、多层涂层和纳米多层复合涂层等4种类别上介绍了PVD涂层技术在切削刀具上的广泛应用。在查阅和整理大量文献资料的基础上,也结合笔者多年从事PVD技术的研究与应用心得,从提高切削刀具的寿命这一重要角度出发,阐述了国内外超硬纳微米PVD涂层技术在切削刀具应用领域的研究进展,并对多元涂层、多层涂层及涂层的纳米化也进行了较为详细地论述。切削刀具表面采用物理气相沉积涂层技术能使刀具获得优异的综合性能,从而显著提高切削刀具的使用寿命,降低生产成本,大幅提高机械加工效率。最后展望了物理气相沉积涂层技术未来将在超硬切削(包括模具钢、淬硬钢等硬度超过HRC55以上的铣削加工)、难加工材料切削(包括高温合金、钛合金、不锈钢等)、石墨和碳纤维等复合材料加工和有色金属的高速切削加工(包括铝合金、铜合金、镍等)的广泛应用。     

如何正确选择刀具涂层

对小型圆形刀具进行正确的表面处理可以提高刀具寿命，减少加工循环时间，提升加工表面质量。但是，根据加工需要正确选择刀具涂层有可能是一件令人困惑和费劲的工作。每一种涂层在切削加工中都既有优势又有缺点，如果选用了不恰当的涂层，有可能导致刀具寿命低于未涂层刀具，有时甚至会引出比涂层以前更多的问题。     

美国人对纳米技术态度分歧

在金属切削行业，有关纳米技术刀具涂层的各种报告非常令人鼓舞：纳米涂层能提高刀具的断裂韧性，并使刀具能加工出光洁度更高的工件表面；纳米涂层使机床能以更高速度进行加工，并可在干式或准干式切削条件下进行加工。     

日本三菱重工开发出用于干式切削的新型刀具涂层

日本三菱重工新开发了一种Super Dry Ⅲ刀具薄膜涂层技术。据称，该涂层用于不使用切削油的干式切削时，可显著延长刀具寿命。该公司还推出了一种Super Dry Ⅲ涂层滚刀，与上一代的Super Dry Ⅱ涂层滚刀相比，这种新型滚刀以250米／分的切削速度加工时，刀具寿命可延长80％：以300米／分的切削速度加工时，刀具寿命可延长一倍。     

石墨烯涂层刀具的研究现状

针对高效干式切削加工中润滑能力不足,将自润滑性能优良的石墨烯粒子原位生长或者以复合材料的形式沉积于硬质合金刀具基体表面,有望弥补传统干切削中刀具使用寿命和加工性能偏低的不足。介绍了石墨烯材料在金属切削刀具领域中的研究和应用的现状,解读使用不同的工艺制备方法获得原生石墨烯涂层或者石墨烯复合超硬材料,并用其进行金属切削加工和摩擦磨损的试验。结果表明：石墨烯涂层刀具具备优良的润滑性能,能有效降低刀具的摩擦因数和磨损率,提高其使用寿命。     

PCBN刀具的新进展及趋势展望

1．PCIIN刀具材料的优势 在机械加工制造领域，切削加工技术已经进入以高速铣削、CNC多功能切削、微细形状／超精切削等为代表的变革创新时期。与此同时，切削刀具的变革创新也有了新的进展。现阶段的刀具材料以涂层硬质合金为主导，最高切削速度范围300～600m／min。可以预测，今后切削高速化的发展会更加迅猛，当1000m／min以上的超高速切削时代到来时，PCBN将成为最强有力的刀具材料，具有极大的优势。     

TiN涂层刀具切削淬硬H13钢切削性能试验研究

为研究TiN涂层刀具切削淬硬H13钢的切削性能,进行了TiN涂层刀具车削加工淬硬H13钢试验。分析了切削用量与切削力、切削温度的关系及涂层刀具磨损机制。研究得出切削速度、切削深度、进给量都对主切削力Fz和切深抗力Fx影响较大,对切削进给抗力Fy影响相对较小;切削速度对切削温度的影响最大;对刀具磨损观察发现刀具的前刀面有明显的月牙洼磨损,刀尖部位出现了微崩刃现象,后刀面出现磨粒磨损。研究结果为生产加工中优化切削用量及提高刀具寿命提供了技术支持和试验依据。     

寻找更好的微型刀具涂层

由于切削刀具的涂层有益于宏观尺寸的加工，因此人们可能有理由推论，刀具涂层也会有利于微小尺寸加工。如果能合理应用涂层，且涂层厚度足够薄，不会钝化微切削刃，可能某些研究人员会同意这种观点。然而，这些研究人员尚未最后确定微型刀具涂层是否有利于加工，以及涂层的最佳方式。     

精加工高硬度钢高用CBN刀具材料

MBC010，MB810，MB820、MB825、MB8025和MB835是日本三菱材料公司为高质量精加工高硬度钢而开发生产的CBN刀具材料。其中，MBN010为TiN涂层PCBN刀具材料，其余为超细CBN微粒＋特殊结合剂的PCBN刀具材料。MBCOIO和MB810适用于高硬度钢的连续切削加工；MB820、MB825和MB8025适用于高硬度钢的连续切削和轻中度断续切削加工；     

高速切削加工刀具材料

介绍了高速切削加工技术及模具高速切削所使用的陶瓷刀具、金刚石刀具、立方氮化硼刀具、涂层刀具的性能特点及应用,探讨了模具高速切削刀具材料的发展方向.     

日本住友电工开发的几种规削刀具新产品

为了保护环境、降低能耗,满足高速、高效、高硬度、高精度及干式切削加工的迫切需求,日本住友电工硬质合金工具公司应用先进的纳米技术、独立研发的PVD涂层技术以及超硬材料技术,开发了适用于高速干式切削加工的超级ZX涂层硬质合金刀具、     

用于干式切削的新型刀具涂层

日本三菱重工新开发了一种Super Dry Ⅲ刀具薄膜涂层技术。据称,该涂层用于不使用切削油的干式切削时,可显著延长刀具寿命。     

切削刀具表面TiCN涂层的研究现状与发展

近年来,我国汽车产业迅猛发展,汽车机械零部件的需求给我国切削加工业带来了发展机遇和挑战.汽车安全性和舒适性的要求,国家节能减排、绿色制造的发展战略,指引切削技术向高速、高效、高精、绿色、智能方向发展,对刀具材料的使用性能也提出了更高要求.TiCN涂层刀具因具有高硬度和高耐磨性被大量应用,尤其是在有色金属及合金的切削加工上具有明显优势.综述了TiCN涂层的微观结构,指出C原子具有细化晶粒和抑制柱状晶形成的作用,涂层的结晶度和择优取向随C含量的改变而变化.总结了TiCN涂层的主要性能特点,包括硬度和致硬机理、耐磨性和减摩机理、热稳定性和热失效机制.介绍了TiCN涂层的沉积原理,指出各种制备方法的优缺点和关键工艺参数.分析了以TiCN为基进行改性获得的涂层的国内外最新研究现状,提出对TiCN涂层进行多层化、多元化以及纳米多层化,是进一步提高该涂层在高温条件下综合性能的方法,也是该涂层为适应高速切削、干式切削等新切削技术要求的发展方向.     

域外科技

Cluster Sciences公司开发出切削刀具表面处理新技术据Cluster Sciences公司创始人Rick Becker介绍,该公司最近开发了一种切削刀具表面处理新技术。该技术是作为类金刚石涂层(DLC)和其他刀具涂层的替代技术而开发的,它实际上是利用固态的纳米结构硼原子团对刀具表面进行改性处理。这种纳米材料是     

数控机床刀具的表面改性和切削性能研究

对数控机床刀具进行了表面喷涂改性处理制备了Ti N、Ti Al N和Ti Al Si N涂层刀具,研究了不同涂层刀具的切削和摩擦学性能并分析了其作用机理。结果表明,3种涂层刀具的摩擦系数从高至低依次为:Ti Al Si NTi NTi Al N。Ti Al Si N涂层刀具切削不锈钢棒材后的平均粗糙度、平均峰谷深和均方根粗糙度都要小于Ti N和Ti Al N涂层刀具,Ti Al Si N涂层刀具表现出了最优的耐磨性能。     

开发出切削刀具表面处理新技术

据ClusterSciences公司创始人RickBecker介绍,该公司最近开发了一种切削刀具表面处理新技术。该技术是作为类金刚石涂层（DLC）和其他刀具涂层的替代技术而开发的,它实际上是利用固态的纳米结构硼原子团对刀具表面进行改性处理。这种纳米材料是该公司为半导体行业而开发的。