根据涂层材料的性质,涂层刀具又可分为两大类,即“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具。“硬”涂层刀具追求的主要目标是高的硬度和耐磨性,其主要优点是硬度高、耐磨性好,典型的是TiC和TiN涂层。“软”涂层刀具是采用固体润滑剂如MoS2、WS2等制备的刀具,“软”涂层追求的目标是低摩擦系数,也称为自润滑刀具,它与工件材料的摩擦系数很低,只有0.1左右,可减小粘、减轻摩擦、降低切削力和切削温度。
对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一,涂层刀具的出现,使刀具切削性能有了较大的提高,应用领域不断扩大,涂层刀具在数控加工领域有巨大潜力,将是今后数控加工领域中最重要的刀具品种。目前国外硬质合金可转位刀片的涂层比例在70%以上,欧洲齿轮刀具的涂层比例高达90%。涂层技术已应用于立铣刀、铰刀、复合孔加工工具、齿轮滚刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片,满足高速切削加工各种钢和铸铁、耐热合金和有色金属等材料的需要。
3.涂层刀具的制备
精密工具、零部件和功能件的新型高性能涂层都是由涂层炉生产出来的。因为不同的应用需要不同种类的涂层,且需要快速的交货期,因此涂层炉必须要有足够的灵活性,以保证生产不同系列的涂层都能有最佳的成本效益。现代化的涂层设备能够在金属、陶瓷甚至是塑料的表面进行快速、稳定且全自动的涂层。现代涂层设备必须满足以下准则:①单炉时间短。②日常运营成本低。③灵活性高。④设备保养和备件费用成本设计低。⑤生产可靠性高。⑥全自动操作。⑦CE认证,职业安全标准高。
4.涂层的选用
为了更好地选择和发展刀具及零部件的最佳功效,需要鉴别其主要及特定的磨损性和失效机理。磨损、粘附、腐蚀和疲劳都视为磨损机理,而且都取决于实际的应用。经验指出,材料的摩擦和磨损都不是材料的原因,而是整个系统的原因。因此,在选择涂层前就必须分析整个摩擦系统,包括零部件的技术性能、抗压力范围以及磨损机理的类型。
5.结语
正确选用涂层是合理使用涂层刀具和充分发挥涂层功能的前提。现在的涂层主要是以TiN和CrN为主。当然DLC涂层和用于铝压铸模具的新型微合金涂层的应用也越来越广泛。在过去几十年间,为了满足对功能涂层不断的要求,工业等离子表面技术获得了十分迅猛的发展。面向未来,新的挑战也会推动现行的涂层技术和新涂层概念及其应用向更先进的方向发展。通过利用新的蒸发设备和溅射理念以及脉冲技术,电弧PVD和溅射工艺也将更加先进。通过采用超高密度的等离子体和优化的电弧蒸发技术可以生成微合金涂层和专用设计的多结构涂层。涂层的纳米设计也将成为工具发展方向之一。