同種材料不同涂層和不同材料同種涂層的刀具的切削試驗

2009-07-06 祝新發 上海工具廠有限公司

  工具,裝備制造業的“牙齒”,它的技術能級的提升對促進整個裝備制造業的進步和水平的提高至關重要。目前國家已把裝備制造業作為戰略產業予以優先發展,使得工具行業也獲得了強勁的發展,“高精度、高效率、高可靠性、專有化”等已成為工具行業發展的主題;干式切削、綠色切削等已成為工具行業發展的方向。但毋庸諱言,目前國內工具行業整體發展的水平還較低,高檔刀具大量依賴進口,特別是加工淬硬鋼、硅鋁合金、鈦合金的刀具更是如此。因此,如何提高刀具的制作水平已成為當務之急。

  本文從工具(指整體硬質合金刀具)的制作材料和涂層角度出發,對其進行試驗研究,以期找出涂層和材料對工具加工性能的影響,從而提升工具的制作水平。

1 試驗設計和條件

  試驗用刀為<12 mm 整體硬質合金銑刀,加工淬硬的40Cr鋼,試塊尺寸為303 mm ×100 mm×80 mm,硬度為45~48 HRC。試驗設計思路如下:

  (1)對同種材料不同涂層的刀具進行切削試驗比較;

  (2)對同種涂層不同材料的刀具進行切削試驗比較。

  刀具的編號、涂層和制作材料見表1。

試驗用銑刀的編號、涂層和材料

表1  試驗用銑刀的編號、涂層和材料

  上述試驗在同一切削參數下進行,切削工藝參數如表2所示。

  試驗全部在DECKEL MAHO 70V 加工中心進行,試驗過程為干式銑削,不加冷卻液。在切削過程中,對切削力和刀具磨損情況進行監控,以便于對切削結果進行評價。切削試驗裝置如圖1所示。

高速銑刀切削試驗裝置

圖1  高速銑刀切削試驗裝置

2 切削試驗

  (1)同種材料不同涂層刀具的切削試驗 試驗進行了用A 材料制作的有TiAlN2ML 涂層、TiAlCN涂層和無涂層銑刀的切削試驗,試驗結果如圖2所示。

同種材料不同涂層刀具的切削壽命比較 

圖2 同種材料不同涂層刀具的切削壽命比較

  從圖2可看出,A材料、TiAlCN涂層銑刀的銑削壽命最高,為88 m, TiAlN2ML 涂層銑刀銑削壽命為22 m,而無涂層銑刀壽命最低,僅為4. 07 m。可見,涂層能提高刀具的切削壽命,且不同的涂層提高壽命也不相同, TiAlCN 涂層比TiAlN2ML 涂層提高的更多。

(2)同種涂層不同材料刀具的切削試驗 對用A材料和B材料制作的有TiAlCN涂層的銑刀進行了切削壽命試驗,結果見圖3。

從圖3可看出,對于同一種涂層TiAlCN來說, 2號A材料制作的銑刀壽命高于3號B材料制作的銑刀的切削壽命, 前者切削壽命為88 m, 而后者為22 m。可見,材料對刀具的切削壽命影響巨大。在試驗中,對于TiAlCN涂層刀具, A材料制作的銑刀切削壽命大大優于B材料。

同種涂層不同材料刀具的切削壽命比較 

圖3 同種涂層不同材料刀具的切削壽命比較

  通過圖2和圖3可以分析出,用A材料制作的有TiAlCN涂層的硬質合金刀具具有最高的切削壽命。

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