TiAlN涂层刀具的发展与应用(4)

TiAlN涂层刀具的发展与应用

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有Ａ１、Ｏ富集，未发现其磨痕表面有Ｆｅ粘附，因为其与钢的粘附倾向很小【１３＇１４ｊ。

（２）铣削钛合金Ｔｉ．６Ａ１．４Ｖ

ＴｉＡｌＮ涂层铣刀低速铣削钛合金Ｔｉ一６Ａ１．４Ｖ时，刀具磨损量很小，磨损曲线较平坦。随着切削速度不断增大，刀具磨损量缓慢增加。但当切削速度超过１００００ｒ／ｒａｉｎ后，刀具磨损量快速增加（见图４）。

切削热和机械振动是刀具失效的重要影响因素。断

续切削钛合金材料产生的高温会使刀片的切削刃与其它部分之间产生较大温差，导致切削刃产生裂纹，

裂纹的扩展将导致切削刃破裂及刀片破损。

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图３ＴＩＡＩＮ涂层铣刀与其他刀具磨损比较

图４铣削速度与后刀面磨损关系曲线

（３）铣削合金结构钢４２ＣｒＭ０４Ｖ

涂层厚度（一般为２。１８／ｚｍ）对于刀具性能具有

重要影响。涂层的厚度及层数主要取决于工况条件，不一定是层数越多性能愈优。膜层的厚度过大

会因处于高的应力状态而变脆，导致使用寿命减少。

对于冲击力较大、刀具快速冷却和加热的间断切削，薄涂层承受温度变化的性能优于厚涂层，其应力较小，不易产生裂纹，因此薄涂层刀片干式切削时的寿

命可延长。

对ＰＶＤ（ｎ６Ａ１５４）Ｎ涂层硬质合金铣刀（涂层厚度３～１０ｐｒｏ，硬度１４００～２４００ＨＶ０砌５）铣削合金结构

钢４２ＣｒＭ０４Ｖ的研究结果表明¨５。７］：机械性能和硬度对切削性能有影响，尤其是对于薄涂层。然而，对厚度为８～１０１２ｍ的涂层，强度和硬度对切削性能的

万　

方数据工具技术

影响不是很大（见图５）。

当具有一定的界面结合强度时，刀具的涂层厚

度对后刀面磨损有较大影响，增加涂层厚度有利于

提高抗磨损能力，磨损主要取决于涂层本身的厚度。

ＴｉＡｌＮ硬质合金铣刀以Ｖ＝２００ｍ／ｒａｉｎ铣削４２ＣｒＭ０４Ｖ时，涂层厚度与后刀面磨损的关系如图６所示。由

图可知，当涂层厚度为３～６ｔａｎ时，厚度的变化对后刀面磨损的影响不明显，而厚度为８～１０ｂｔｒｎ的涂

层，其抗后刀面磨损能力显著增强。

图５不同厚度和硬度的铣刀性能

图６不同涂层厚度铣刀铣削时后刀面磨损情况

目前ＡＩＴｉＮ涂层刀具的理想工作速度为１８３～２４４ｍ／ｒａｉｎ，主轴转速为２００００～４００００ｒ／ｒａｉｎ或者更

高，并且切削深度较浅。在这种工作条件下，生产效率较高，主轴所受压力较小，表面光洁，切屑较细有利于带走较多的切削热。高速切削镍基合金时，切

削刃处的温度可能高达８００℃，采用ＴｉＡｌＮ干式切削对镍基合金特别有利。

涂层刀具在使用过程中的磨损形式主要表现为

中速时的磨粒磨损和粘着磨损、高速时的扩散磨损和粘着磨损，最后失效形式多为刀刃微区剥离，其机

理是涂层中、涂层间和基体内部的裂纹产生和扩展。

涂层与基体以及层与层之间存在明显的界面，是薄