机械刀片涂层高速钢刀具的使用效果,随着加工条件的不同而不同,主要受以下几方面的影响

I)工件材料的影响。根据居林公司报道,TiN涂层麻花钻头钻削不同工件材料时,与未涂层钻头相比,刀具寿命差别可达20倍或更多。钻碳钢时,刀具平均寿命可提高4〜6倍;钻合金钢时提高2〜4倍;钻铸铁时可提高6~8倍;钻工具钢时可提高4〜6倍;钻不锈钢时可提高4~8倍;钻某些铜合金时可提高19倍。

工件材料的粘性越大,刀具涂层后的效果越好。这不仅是因为涂层刀具减少了摩擦,从而减小加工表面粗糙度,而且由于摩擦和粘接的减小,会减少刀具在孔内的卡死和崩刃等现象,提高刀具的寿命。例如,用涂层丝锥与用高压蒸汽处理的丝锥加工不同材料时寿命提高为:加工Q235软钢(73〜76HBW)为2.2倍以上;加工45钢(94〜97HBW)为2.3倍;加工OCrl8Ni9不锈钢(85〜87HBW)为4.6倍以上;加工AC4C-F铝合金铸件为5.I倍以上。

涂层刀具很适合用于加工铝合金、软钢、不锈钢、镍基合金这类材料。例如,用滚刀加工4UHRC及50HRC的50钢齿轮,当m=3mm,vc=19.8m/min,/=

0.5rmn/i•时,用无涂层滚刀加工40HRC齿轮,切削长度为4m;切削50HRC齿苹切削长度Im时,就不能继续使用了。而涂层滚刀前面经重磨后,切削4OHRC轮时,可切削IOm,切削50HRC齿轮可切7m。可见被加工齿轮硬度增加时,涂,滚刀寿命的提高也越显著。

工件材料的硬度及强度越髙时,刀具涂层后的效果也越好,如采用涂层丝維-适合于加工硬度超过300HBW的难加工钢材。涂层刀具也适合于加工耐磨的桂<合金和塑料,例如,在用Kevlar复合材料制造的飞机发动机整流罩上钻孔时,I于其加工性能差,用高速钢钻头加工时,寿命很低;用硬质合金钻头加工则容易j刃,钻1000个孔要用172支钻头;若使用涂层高速钢钻头,则只用5支。

2)髙速钢基体成分的影响。涂层高速钢刀具基体成分不同时,刀具的使用$果也不相同,例如,在钻削Crl8Nil2Mo2Ti不锈钢通孔(¢5.99mm,vc=7.9mmin,/=0.061mm/r)时,未涂层钻头只能加工30个孔,采用不含钴髙速钢TiN名层钻头可以加工110个孔,而采用含钴高速钢涂层钻头则可加工675个孔。

对用W2Mo9Cr4V2普通熔炼髙速钢及W2Cr4V5Co5粉末冶金高速钢丝锥在4钢钢件上攻螺纹时的寿命进行比较,熔炼钢丝锥经TiN涂层后,其寿命虽有所击高,但是并不显著;而粉末冶金高速钢丝锥涂层后的寿命则提高很多。

在用插齿刀加工齿轮时,刀具的转角磨损和微细崩刃是失效的主要原因。这曰、采用韧性较好的W6Mo5Ci4V2等高速钢作为涂层基体较好;但随着插齿速度和:2给量的增加,用粉末冶金髙速钢作基体的插齿刀性能渐优。

由上可见,对于连续切削的刀具(如车刀、钻头等),基体材料宜选用热稳诗性较高的高速钢(如高碳高钴钢),以提髙基体的抗软化性能;而对于断续切削白<刀具(如插齿刀),则宜选用韧性较高的高速钢作为基体。

对于同一种刀具,切削条件不同时,基体也最好不一样,例如,当用涂层滚7二以&=45m/min速度切齿时,崩刃是滚刀磨损的主要原因。这时最好选用韧性较^3的基体(如W6Mo5Cr4V2);如以i;c=lOOm/min高速切齿时,月牙洼磨损是刀胃磨损的主要原因,这时宜采用耐热性、耐磨性和抗粘接性能较高的钴高速钢作为®体材料。

粉末冶金高速钢刀具经涂层后的效果优于熔炼高速钢刀具涂层,特别是在较《的切削载荷条件下加工的刀具。由于涂层材料的粒子小于粉末冶金高速钢材料的⑨子,因此刀具以粘接磨损为主(髙速钢刀具所具有的一种重要的磨损机制)的况下,粉末冶金高速钢涂层对提高耐磨性是最为有效的。

3)切削速度的影响。切削速度越高,高速钢刀具涂层后的效果也就越显著)用W20Cr4VCol2高速钢车刀加工40钢(ap=2.5mm,/=0.25mm/r,可溶性油冷^却)时涂层与未涂层刀具的耐磨性进行对比发现,在=30m/min及45m/min时,涂层刀具尚无磨损,而未涂层刀具前、后面的磨损均已十分显著;当切削速度增大

至60m/min时,未涂层刀具很快就会被损坏,而涂层刀具则只有少量磨损。

涂层钻头与未涂层钻头的寿命比较,随着切削速度的提髙,各种钻头的寿命都要下降,但未涂层钻头寿命的下降程度要大得多。重磨后的涂层钻头寿命也随着切削速度的增加而下降,但是仍然比未涂层钻头的寿命高得多。

在0Crl8Ni2Mo2Ti不锈钢上攻螺纹时,用TiN涂层丝锥切削,其切削速度为%=9.42m/min时,寿命为未涂层丝锥的3.3倍;当=18.84m/min时,寿命为未涂层丝锥的7倍。

4)切削液的影响。在不使用切削液时,涂层刀具的使用效果较未涂层刀具为好。这是因为干切削时发热量大,而经涂层后摩擦减小,对降低切削温度及提高刀具寿命的效果更为显著。

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