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,各种涂层刀具如图4所示。“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。