下载文档原格式
CNC机床加工中的刀具材料与涂层研究随着制造业的快速发展，CNC（Computer Numerical Control，计算机数控）机床已经成为现代加工领域中不可或缺的工具。
在CNC机床加工过程中，刀具材料与涂层的选择对于提高加工效率、延长刀具使用寿命以及保证加工质量至关重要。
本文将研究CNC机床加工中的刀具材料与涂层，并探讨它们在提高加工效率和质量方面的作用。
一、刀具材料的选择在CNC机床加工中，刀具材料的选择直接决定了加工过程中的切削性能和刀具寿命。
常见的刀具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。
1. 高速钢（High Speed Steel，HSS）是一种具有良好韧性和切削性能的刀具材料。
它适用于一些中等切削速度和轻负荷的加工任务。
高速钢在切削过程中能够保持较好的稳定性，但其耐磨性相对较低，使用寿命较短。
2. 硬质合金（Hard Alloy）具有优异的硬度和耐磨性，适用于高速加工和重负荷的切削任务。
硬质合金刀具的使用寿命较高，但韧性较差，在加工过程中容易发生断裂。
因此，在选择硬质合金刀具时需要根据具体的加工任务和工件材料进行综合考虑。
3. 陶瓷刀具在CNC机床加工中发挥着重要的作用。
由于其具有优异的抗热性、硬度和耐磨性，陶瓷刀具广泛应用于高温合金和热处理钢等难加工材料的加工过程中。
然而，陶瓷刀具的脆性较高，容易发生断裂，因此需要谨慎使用。
二、涂层技术的应用涂层技术是针对刀具表面进行改性的一种方法，能够提高切削性能和刀具寿命。
常见的涂层材料有涂碳化物、氮化物、氧化物以及金属涂层等。
1. 涂碳化物和氮化物涂层（TiC、TiN）具有良好的耐磨性和热稳定性。
涂碳化物涂层能够提高刀具的切削能力和耐磨性，适用于高速切削和重负荷加工任务。
氮化物涂层能够降低刀具与工件的摩擦系数，减少切削热的积累，延长刀具寿命。
2. 氧化物涂层（Al2O3、TiAlN）具有优异的高温抗氧化性能和硬度。
氧化物涂层能够提高刀具的耐热性和抗氧化能力，适用于高温合金和难加工材料的切削加工。
刀具涂层技术的应用及选择1、涂层刀具是什么？涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物（也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上）而获得的。
涂层作为一个化学屏障和热屏障，涂层刀具的构成减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙槽磨损。
2、涂层刀具的优势涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3~5倍以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。
3、刀具涂层的方法生产上常用的刀具涂层方法有两种：物理气相沉积（PVD) 法和化学气相沉积（CVD) 法。
前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5μm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10μm，并且设备简单，涂层均匀。
因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。
硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层（η相），导致刀片脆性破裂。
近年来，随着涂覆技术的进步，硬质合金也可采用PVD法。
国外还用PVD/CVD相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法（等离子体化学气相沉积法）。
即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下（涂覆温度已可降至180℃~200℃），使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应，可保持刀片原有的韧性。
据报道，这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼（CBN）超硬涂层特别有效。
4、刀具涂层的要求用CVD法涂层时，切削刃需预先进行钝化处理（钝圆半径一般为0.02~0.08mm，切削刃强度随钝圆半径增大而提高），故刃口没有未涂层刀片锋利。
所以，对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。
刀具的保养名词解释刀具是我们日常生活中经常使用的工具之一。
无论是厨房中的菜刀，还是工业生产中的钻头、锯片，都需要定期保养以确保它们的良好工作状态和使用寿命。
本文将重点解释刀具保养中所涉及到的一些重要名词。
1. 刀具磨削刀具磨削是指通过研磨或磨砂的方式，去除刀具表面的磨损层，使其重新获得锋利的切削边缘。
刀具磨削有助于恢复刀具的工作效率，提高加工质量，并延长刀具使用寿命。
常见的刀具磨削方式包括手工磨削、机械磨削和数控磨削等。
2. 刀具涂层刀具涂层是在刀具表面涂覆一层特殊材料，以提高刀具的硬度、耐磨性和耐高温性能。
常见的刀具涂层材料包括碳化钨、氮化铝、碳化钛等。
刀具涂层可以降低切削力，减少摩擦磨损，延长刀具寿命，并提高加工效率。
3. 刀具热处理刀具热处理是通过加热和冷却的方式改变刀具的组织结构和性能。
常见的刀具热处理方法包括淬火、回火、正火等。
刀具热处理可以提高刀具的硬度、强度和耐磨性，以适应不同的切削条件和加工要求。
4. 刀具自动换刀刀具自动换刀是指利用自动化设备，实现工作过程中刀具的快速更换。
通过刀具自动换刀系统，可以提高工作效率，减少人工操作时间，并确保刀具更换的精准度和安全性。
刀具自动换刀系统广泛应用于机械加工和自动化生产线等领域。
5. 刀具刃磨刀具刃磨是指通过刀具磨削设备，对刀具的切削刃进行修复和磨削。
刀具刃磨可以消除刀具刃部的缺陷和磨损，恢复其锋利的切削性能。
刀具刃磨不仅可以延长刀具的使用寿命，还可以减少加工过程中产生的碎屑和热量。
6. 刀具质量检测刀具质量检测是对刀具进行各项性能、尺寸和质量指标的检验和评估。
常见的刀具质量检测方法包括外观检查、尺寸测量、硬度测试、性能测试等。
刀具质量检测可以确保刀具符合标准要求，提高加工质量和安全性。
刀具的保养是保证刀具良好工作状态和使用寿命的重要环节。
通过刀具磨削、涂层、热处理、自动换刀、刃磨和质量检测等措施，可以保持刀具的锋利性能、延长其使用寿命，并提高加工效率和质量。
刀具涂层材料、涂层方法1、刀具涂层材料、涂层方法：admin发表时间：2021-11-119:17:29点击：539切削加工，刀具性能对切削加工效率、精度、外表质量有着确定性影响。
刀具性能两个关键指标一一硬度强度〔韧性〕之间好像总存着矛盾，硬度高材料往往强度韧性低，而要提高韧性往往以哽度下降为代价。
较软刀具基体上涂覆--层或多层硕度高、耐磨性好金属或非金丿肉化合物薄膜〔如TiC、TiN、AI2O3等〕组成涂层刀具，较好解决了刀具存强度韧性Zl可矛盾，切削刀貝进展一次革命。
涂层刀具近20年來进展最快新型刀具。
目前工业发达国家涂层刀具已占80%以上，CNC机床上所用切削刀具90%以上涂层刀具。
1涂层刀具、涂层材料及涂层方法1〕涂层刀具2、特点涂层刀具结合了基体高强度、高韧性涂层高破度、高耐僭性优点，提高了刀具耐磨性而不降低其韧性。
涂层刀具通用性广，加工范围显著扩大，使川涂层刀具可以获得明显经济效益。
一?种涂层刀具可以代替数种非涂层刀貝使用，因此可以大大削减刀貝站种库存量，简化刀具管理，降低刀具设备本钱。
但刀具现冇涂层工艺进行涂层后，因某体材料涂层材料性质差异较人，涂层残留内应力人，涂层基体之间界面结合强度低，涂层易剥落，而且涂层过程还造成基体强度下降、涂层刀片重磨性差、涂层设备冗杂、昂贵、工艺要求高、涂层时间长、刀具本钱上升等缺点。
2〕常用涂层材料及性质常用涂层材料常用涂层材料有碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、硅化物、金刚石及复合涂3、层八大类数十个品种。
依据化学键特征，可将这些涂层材料分成金属键型、共价键型离子键型。
涂层材料性质金属键型涂层材料〔如TiB2、TiC、TiN、VC、WC等〕熔点高、脆性低、界面结合强度高、交互作用趋势强、多层匹配性好，具有良好综合性能，最一般涂层材料。
共价键型涂层材料〔如B4C、SiC、BN、金刚石等〕硬度高、热胀系数低、与棊体界面结合强度差、稳定性多层匹配性差。
演讲稿1.涂层刀具的定义涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而获得的。
涂层作为一个化学屏障和热屏障，涂层刀具的构成减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙槽磨损。
涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3~5倍以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。
2.涂层刀具的分类及性能（1）TiC系涂层刀具TiC涂层刀具的优越性表现在高的切削速度和优良的抗机械磨损、磨料磨损性能上。
具有良好的抗月牙洼磨损能力；在耐磨性相同时，其切削钢的速度可提高50％～l00％，有时可高达2～3倍；但是，TiC涂层脆性大，不耐冲击。
（2）TiN系涂层刀具与TiC涂层刀具相比，TiN涂层刀具具有更低的摩擦系数和切削变形系数，因而切削力也更小。
而且它的抗粘结温度高，切削温度为500℃左右，抗月牙洼磨损性能好。
TiN涂层刀具适用于硬质难加工材料及精密、形状复杂的轴承等耐磨件，对易粘结在刀具前刃面上的工件，切削效果更明显。
（3）Al2O3系涂层刀具Al2O3涂层是氧化物陶瓷涂层，它的刀具切削性能优于TiC和TiN涂层刀具。
Al2O3涂层刀具具有更好的化学稳定性和抗高温氧化能力，因此具有更好的抗月牙洼磨损和抗刃口热塑性变形的能力，适用于陶瓷刀具因脆性大而易于崩刃和打刀的场合。
Al2O3涂层刀具的韧性较差，故其耐冲击性能远不如TiC和TiN涂层刀具。
用Al2O3 涂层的硬质合金刀具加工汽车铸铁刹车盘、刹车鼓和轴承盖时，其耐磨性比TiC涂层刀具高2～4倍，比普通的硬质合金刀具高6～8倍。
（4）其它XN系涂层刀具（x=Cr，Zr，Hf等）CrN系涂层因其具有良好的抗氧化、耐腐蚀及抗磨损性能而受到较多的关注。
一文了解刀具涂层技术与材料
金属切削加工必须满足对生产率和加工速度不断提高的要求。
加工时产生的摩擦、工件和刀具的磨损是造成生产率损失的主要因素。
根据德国摩擦学会的报告，在工业化国家，每年仅由摩擦和磨损造成的损失就占到社会生产总值的大约5%，因此可以改善刀具的摩擦和磨损性能的刀具涂层技术便得到了现代工业的广泛重视。
刀具涂层技术可使刀具获得表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等优异性能，且能有效提高刀具寿命和切削速度。
目前在工业发达国家涂层刀具已占80%以上，其CNC机床上所用的切削刀具90%以上是涂层刀具。
一、刀具涂层基本介绍
涂层刀具有四种:高速钢涂层刀具，硬质合金涂层刀具，以及在陶瓷和超硬材料（金刚石或立方氮化硼）刀片上的涂层刀具。
刀具磨损机理研究表明,在高速切削时,刀刃温度最高可达900℃，此时刀具磨损不仅是机械摩擦磨损，还有粘结磨损、扩散磨损、摩擦氧化磨损和疲劳破损，这5种磨损直接影响刀具的使用寿命。
而刀具涂层所起的作用表现为:
1.在刀具与被切削材料之间形成隔离层；
2.通过抑制从切削区到刀片的热传导来降低热冲击；
3.有效减少摩擦力及摩擦热。
刀具通过涂层处理,实现固体润滑,减少摩擦和粘结,使刀具吸收热量减少,从而可承受较高的切削温度。
二、刀具涂层方法。
第1篇一、目的为确保菜刀镀钛质量，保障操作人员安全，特制定本操作规程。
二、适用范围本规程适用于所有菜刀镀钛作业。
三、操作流程1. 准备工作（1）穿戴好劳保用品，如工作服、胶鞋、手套等。
（2）检查镀钛设备是否正常，确保各部件运行良好。
（3）准备好镀钛所需的材料，如钛合金粉末、助镀剂、电解液等。
2. 镀前处理（1）对菜刀进行表面清洗，去除油污、锈迹等杂质。
（2）将清洗干净的菜刀放入除油槽，使用除油剂进行除油处理。
（3）将除油后的菜刀放入清洗槽，用清水彻底清洗干净。
（4）将清洗干净的菜刀放入除锈槽，使用除锈剂进行除锈处理。
3. 施镀过程（1）调整镀液值，使之在工艺范围内。
（2）将清洗干净的菜刀放入镀槽，作为阴极。
（3）将钛合金粉末和助镀剂按比例混合，搅拌均匀。
（4）将混合好的溶液倒入镀槽，作为电解液。
（5）开启电源，进行镀钛作业。
（6）镀钛过程中，观察镀层厚度，确保镀层均匀。
4. 镀后处理（1）关闭电源，将菜刀从镀槽中取出。
（2）用清水冲洗菜刀表面，去除残留的电解液。
（3）将冲洗干净的菜刀放入烘干箱，进行烘干处理。
（4）烘干后，将菜刀进行表面抛光，提高美观度。
四、注意事项1. 操作过程中，严禁触摸镀层，以免影响镀层质量。
2. 镀钛过程中，注意观察镀液状态，发现异常情况立即停机检查。
3. 镀钛作业结束后，对设备进行清洗，保持设备清洁。
4. 操作人员应熟悉本规程，确保操作安全。
五、安全措施1. 镀钛作业现场应配备消防器材，如灭火器、消防砂等。
2. 操作人员应佩戴防护眼镜、口罩等防护用品。
3. 镀钛作业过程中，严禁酒后操作。
4. 镀钛作业结束后，对现场进行清理，确保无安全隐患。
本规程自发布之日起实施，如遇特殊情况，可由相关部门进行修订。
第2篇一、前言菜刀镀钛是一种常见的表面处理工艺，能够提高菜刀的耐磨性、耐腐蚀性和美观性。
为确保操作安全、提高镀钛质量，特制定本操作规程。
二、操作流程1. 准备工作（1）检查镀钛设备是否正常，包括电源、镀槽、阳极、阴极等。
涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物（也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上）而制备的。
涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了基体的磨损。
涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具寿命提高3~5倍以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。
现状涂层刀具已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%。
切削加工中使用的各种刀具，包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。
类别涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金刀具，以及在陶瓷和超硬材料（金刚石或立方氮化硼）刀片上的涂层刀具。
但以前两种涂层刀具使用最多。
在陶瓷和超硬材料刀片上的涂层是硬度较基体低的材料，目的是为了提高刀片表面的断裂韧度（可提高10%以上），可减少刀片的崩刃及破损，扩大应用范围。
新型涂层技术Ti-Al-X-N新型涂层技术是利用气相沉积方法在高强度工具基体表面涂覆几微米高硬度、高耐磨性难熔Ti-Al-X-N涂层，从而达到减少刀具磨损，延长寿命，提高切削速度的目的。
它是高档数控机床与基础制造装备国家重大专项课题取得的重要成果。
涂层方法生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积（PVD) 法和化学气相沉积（CVD) 法。
前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5μm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10μm，并且设备简单，涂层均匀。
因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。
硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层（η相），导致刀片脆性破裂。
