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涂层刀具的合理使用

发布日期:2011-12-06 17:00:43 关注次数 [ 0 ] 发表评论 [ 0 ]
[导读]被涂刀具表面应是光亮的磨光面,刀具各工作表面上不得有锈斑、磨糊、氧化、崩刃等缺陷,要求刃口上无毛刺。

    被涂刀具表面应是光亮的磨光面,刀具各工作表面上不得有锈斑、磨糊、氧化、崩刃等缺陷,要求刃口上无毛刺。前、后刀面上的表面粗糙度应达到 Ra<0.8~1.25 μ m 。表面粗糙度值愈小,涂层的结合度愈好。此外,刀具表面的清洗质量也十分重要。

    一、刀具基体材料

     涂层刀具的基体材料与涂层材料应合理匹配,须根据不同的加工要求选用。涂层高速钢刀具的基体,既可用W6Mo5Cr4V2(M2)的通用型高速钢,也可用含钴的超硬高速钢和粉末冶金高速钢(PM HSS)。因粉末冶金的基体均匀,故使用效果好。加工钛合金时,推荐用含钴超硬高速钢如W2Mo9Cr4VCo8(M42)作为刀具的基体材料。对于涂层滚刀,当以正常切削速度(<45m/min)加工齿轮时,崩刃是滚刀磨损的主要原因,因此应选择韧性较好的 W6Mo5Cr4V2高速钢作为刀具的基体材料;而在高速滚齿时(切削速度大于100m/min),月牙洼磨损是滚刀磨损的主要原因,因此应选用耐热性和耐磨性较高的含钴超硬高速钢或 CW9Mo3Cr4VN高速钢为刀具的基体材料。

    涂层硬质合金刀具的基体,在加工钢材时,宜选择加工钢材的硬质合金,如WC-TiC-Co 或WC-TiC-TaC-Co类合金(P30用得较多);加工铸铁和有色金属时,宜选择 WC-Co 类合金(K20用得较多)。

    被加工材料的硬度及切削加工性,对涂层刀具的使用效果也有一定影响。试验证实,涂层刀具最适于切削高硬度和耐磨合金一类难加工材料。

     二、刀具的几何角度

    由于涂层的润滑性好,所以涂层刀具工作时常会在工件表面上打滑,为此涂层刀具上的后角应比未涂层刀具的后角略大。实践表明,对铰刀等一类精加工刀具,加大后角后,可使刃口锋利,切屑形成容易,打滑现象明显减少,刀具的使用性能提高。

     三、切削用量和切削液

    为了充分发挥涂层刀具的性能,必须正确选用切削用量和切削液。涂层刀具由于耐热性好,抗月牙硅磨损能力强,故可采用较大进给量和切削速度工作,但首先应选取较大进给量。通常涂层高速钢刀具采用的进给量比未涂层刀具提高10%~100%,提高20%~30%的切削速度是合适的。为了提高工效,涂层硬质合金刀具也可采用比未涂层刀具高 25%~70% 的切削速度进行切削。目前,用涂层硬质合金通用刀具加工中碳结构钢时的切削速度,立铣刀可达100~150m/min,钻头可达80~100m/min;丝锥加工铸铁为20~40m/min。

    实践证明,使用20号机械油加10% 煤油冷却时,可使涂层高速钢镗刀的寿命提高1~2 倍。TiN 涂层高速钢滚刀加工20CrMnTi(197HBS)钢制斜齿圆柱齿轮(模数m=5)时,使用20 号机械油和煤油混合润滑,刀具寿命可提高5倍左右,即使重磨后也可提高2~3倍,干切时寿命仅提高1倍。

    涂层刀具使用时还要求机床的精度好、刚性高和振动小,刀具或刀片的夹持也应牢固。

    四、涂层刀具的重磨和重涂

     涂层刀具磨损后必须进行重磨。涂层刀具重磨时,须将刀具上的磨损部分全部磨掉。对于只需重磨前刀面的刀具(如拉刀、齿轮滚刀和插齿刀等) 或只需重磨后刀面的刀具(如钻头和铰刀等),若在其毗连切削刃的另一个刀面(如钻头的螺旋出屑槽)上的涂层未受损伤,刀具耐磨性即可提高。重新刃磨后的涂层刀具,其刀具寿命可达原来新涂层刀具寿命 50% 左右或更长,仍比未涂层刀具的寿命要高。

    刃磨涂层硬质合金刀具所用砂轮可采用金刚石砂轮。但刃磨涂层高速钢刀具时,用立方氮化硼 (CBN) 砂轮磨削有较好效果。刀具的磨损处应全部磨去,涂层不能剥落,又不能使刀具退火。

    使用涂层刀具的一个重要问题是重磨后刀具切削性能恢复的问题,即刀具每次刃磨 (开口) 后可否再进行重复涂层 (重涂) 的问题。对于重磨的成形刀具,只有进行重涂,才能保证刀具的总寿命提高3~5倍以上。凡重涂刀具首先必须按工艺要求将各几何参数磨好,其磨光部分不允许存在各种质量缺陷,如磨糊、毛刺等。重涂时可采用局部屏蔽技术只对刃磨面进行涂层。对於不采用屏蔽技术的重涂,在重涂4~6次后,刀具的非刃磨面的涂层厚度就会过大,从而影响刀具的精度和产生局部剥落现象,此时要对刀具进行脱膜处理后再重涂。重涂后的刀具切削性能一般不低於第一次新涂层刀具,刀具可重涂多次,直到报废为止。

    由上可知,重涂对提高刀具耐磨性和生产率是有很大潜力的。但重磨后是否要重涂,还要看该刀具在技术上可否重涂和在经济上是否合算而定



责任编辑:省模协信息中心
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