7 高性能加工必备工具涂层

如果您需要提升您的 CNC 加工操作，了解刀具涂层技术如何发挥作用是值得的。以下是为您的下一个问题工作评估高性能切削刀具涂层的一些充分理由。

良好的碳化物很重要，但应用于该碳化物表面的良好涂层通常至关重要。在本文中，我们采访了 Kyocera Hardcoating Technologies 涂层开发总监 Jon W. Paggett 博士，讨论切削刀具涂层的最新发展，以及它们如何帮助车间提高生产力和降低刀具成本。

用于立铣刀、钻头、铣刀的顶级刀具涂层

Kyocera SGS Precision Tools 是立铣刀、钻头和路由器的领先制造商，提供多种不同的刀具涂层。尽管名称是专有的，但也有一些旧的备用产品，例如 TiN 和 TiCN，任何机械师都熟悉，还有一些相对较新的涂层块。以下是前七名：

还有更多，但它是第二个——AlTiN，以及它的含硅 (AlTiN/Si3N4) 亲戚——Paggett 说它已在很大程度上取代了 TiN，成为广泛应用的首选涂层。

“它可能是最常见、最普遍适用的涂层，是不锈钢和一些高温合金的良好、高性能选择，”他解释道。 “此外，在各种涂层（例如 AlTiCrN 和 AlCrN）中添加铬可以增强许多高温应用的热稳定性。”

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刀具涂层不仅仅是一堆深奥的化合物。用于涂覆涂层的方法同样重要，刀具刃口处理、涂层厚度和硬质合金基体的晶粒尺寸也同样重要。

“今天许多先进的涂层包括纳米结构，如纳米层或纳米复合材料，”帕格特说。 “假设这些超薄层的厚度可以控制在给定的范围内，它们可以提高涂层的硬度和耐磨性，而韧性的牺牲很小。这些分层的多相结构还有助于裂缝偏转，否则会蔓延到工具中。”

氮化物涂层通常在 2 到 4 毫米范围内，Paggert 说，并指出涂层和基材之间的应力随着涂层厚度的增加而增加。太厚了，结果可能是分层，然后工具失效。

任何使用过 TiC 或其他传统 CVD 涂层刀具的人都可以证明，较厚的涂层也会通过增加切削刃的半径来“钝化”刀具。这在某些应用中是有利的——例如碳钢和铸铁——但对于不锈钢、铝、工具钢和高温合金，锋利的边缘和正前角刀具通常是首选。

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当然，自 TiC 和其他 CVD 涂层出现初期以来，涂层技术发生了很大变化。今天最厚的 TiC 涂层刀具比以前锋利得多。

“PVD 涂层应用的进步包括尝试结合阴极电弧和磁控溅射优势的阴极设计，”Paggett 说。 “磁铁配置和脉冲电弧减少了大颗粒，使阴极电弧系统的涂层更光滑，而 HiPIMS（高功率脉冲磁控溅射）提高了溅射系统的电离率和沉积速率。等离子蚀刻配置也取得了进展，这增加了涂层的附着力。”

所有这些关于磁控管和溅射系统的讨论都可能是令人兴奋的信息。对于机械师来说，重要的是刀具寿命和金属去除的速度。如果该金属是铝，Paggett 指出，请仔细看看另一种涂层新人二硼化钛。

TiB2 是用于铝合金和其他有色金属应用的优秀涂层。它的高硬度在磨料含硅铝合金中提供了良好的耐磨性，并减少了最终导致刀具失效的积屑瘤。

刃口准备对刀具性能有何影响？

“在显微镜下观察时，磨削后的刀具边缘非常粗糙，”帕格特说。 “高点充当应力集中器，可能导致过早断裂和切削刃劣化。但是边缘准备可以消除这种粗糙度，并引入一种可以进一步加强边缘的珩磨。”

最近购买切削刀具的人几乎肯定已经注意到这些高级涂层的价格更高——是“标准”刀具涂层价格的 2 到 3 倍，真的值得吗？帕吉特是这么认为的。

潜在性能的提高取决于广泛的变量，包括工件材料、刀具几何形状、刀具路径和机床，但在某些应用中材料去除率可能提高 10 倍或更多

“更高的生产率和刀具寿命几乎肯定会导致总体成本的净降低，”他补充道。

诚然，旧的或动力不足的机床将无法充分利用这些生产力提升，但延长刀具寿命仍然是有益的。

“考虑到这一点，在医疗和航空航天领域的特定应用中，由于生物相容性或材料转移问题，他们可能不愿意使用涂层，”帕格特说。 “但是，对于大多数应用，商店应该在新涂层可用时对其进行评估和测试。”

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