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涂层前应提高刀具的表面质量　

发布时间：2014-02-11   点击率：733
 
刀具在涂层前进行专门的抛光加工，由此可显著提高涂层的质量。
为了提高切削刀具和冲模的质量，常常可以在刀具和冲模上涂上所谓的硬涂层。这种涂层是采用物理气相沉积工艺(PVD)或采用化学气相沉积工艺(CVD) 来进行涂敷的。借助于硬涂层可提高刀具的耐用度或最大限程度地提高刀具的切削速度。而涂层的质量在很大程度上是取决于刀具的表面质量、去除毛刺的状况和刀具的锐利情况。

图1
图2 没经抛光的铣刀(左)：Ra=0.31µm，Rz=1.0µm；
经经抛光的铣刀(右)：Ra=0.03µm，Rz=0.2µm；

光滑的表面减小残痕影响

刀具表面愈光滑，切屑的流动则愈流畅，切屑上的温升也就愈低。这样，刀具也就可以采用较高的切削速度，并明显提高刀具的耐用度。刀具光滑的表面还可减少同所要加工材料发生焊接的危险。对于丝锥和挤压丝锥来说．所需切削力可明显降低40%。
在一般情况下，涂层需要提高表面粗糙度的特性值，因此，表而在涂层之前要求把表面磨光。如果采用来自德国施特劳本哈尔特－费尔特伦纳赫(Straubenhardt-Feldrennach)的奥特克(Otec)公司DF系列抛光机的加工工艺，零件表面上的这些凹凸不平的尖端部分就被磨圆(图1)，借此降低了零件表面的粗糙度，并明显降低残痕效应。
Otec公司采用一种新的特别的工艺可以把诸如硬质合金铣刀和钻头的排屑槽抛光成镜面。在这里铣刀的长度愈长，那么经抛光的排屑槽的优点就愈突出。

残留的毛刺会加剧磨损

对于高速钢刀具通常会出现毛刺。如果在涂层之前不把毛刺去除掉，那么刀具在进行首次加工时毛刺很容易折断。这就会出现一个没有涂层复盖的光泽的一段。在刀具的这个部位肯定会很快地产生磨损。在Otec公司DF系列抛光机上可以有效地去除这类毛刺，去除毛刺后就不会有这样的问题。

切削刀刃的表面缺陷会降低稳定性

切削刀刃的状况是刀具加工稳定性、工件加工一致性和要达到的加工表面质量的最重要的判定标准。

图3 一个硬质合金铣刀的切削刀刃在Otec公司DF系列抛光机上进行抛光处理前后的情况。在抛光处理前，切削刀刃表面非常不平整，并且有较小的残痕。
图3所示是一个硬质合金铣刀的切削刀刃在Otec公司DF抛光机上进行抛光处理前后的情况。在图上可以明显看到切削刀刃在抛光处理前刀刃的表面是非常不平整的，并且有较小的残痕。采用这样的铣刀在切削加工时会有下列缺点：
因为硬质合金相对而言比较脆性，由于较大的压应力，硬质合金切削刀刃容易产生破裂——特别是当切削既硬又韧的材料时，例如切削优质合金钢材料。这样的破裂可能是非常小，但是相对还是比较大的。随着时间的推移，切削刀刃本身渐渐磨损而倒圆。但是无法进行控制。这时刀具加工的稳定性急剧下降。因为涂层己被破坏。同样，所要达到的加工表面质量就遭到严重破坏。
通过采用Otec公司抛光工艺使切削刀刃倒圆而获得一种稳定而均匀的刀刃钝圆。由于附加提高了切削刀刃的表面质量从而获得卜列效果：
  • 刀具耐用度提高达500%。
  • 表面质量——切削刀刃具有均匀而较低的Ra值。
  • 能可靠进行切削过程，因为避免了刀具的破裂。
  • 由于切削刀刃较高的稳定性，因此可以采用较高的切削速度(切削速度提高达3.5倍)。
  • 较少会产生表面加工波纹(特别是当切削铝件时，如果切削刀刃太锋利的话会导致产生振动和噪声)。
根据生产的实际经验得出切削刀刃钝圆的下列尺寸(例如硬质合金铣刀): 

图4 用DF回转拖动式抛光机再进行加工，去除小滴。
  • 加工铝件：10µm，在DF抛光机上加工的时间为(1～2)分钟。
  • 加工钢: (20～30)µm，在DF抛光机上加工的时间为(4～8)分钟。
  • 加工优质合金钢件：小于40µm，在DF抛光机上加工的时间达12分钟。
根据上面所述的理由，这些刀具在涂层之前采用Otec公司的DF抛光机进行抛光加工是合理的。在物理气相沉积涂层之后，在刀具上的表面稍许比以前光泽度要差一些(由于所谓形成的小滴)。当在Otec公司的DF回转拖动式抛光机上再进行加工后，就可有效地去除小滴(图4)。
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