浅谈提高数控刀具的加工性能

1 引言

　　数控切削加工在制造业中占有重要地位，它在为人类社会创造财富的同时，也在大量消耗有限的自然资源。为满足现代机械加工对高效率、高精度、高可靠性的要求，采用涂层技术可有效提高切削数控刀具使用寿命，使刀具获得优良的综合机械性能，从而大幅度提高机械加工效率。因此，涂层技术与材料、切削加工工艺一起并称为切削刀具制造领域的三大关键技术。现代CNC数控机床的高精度、高速、大切削量加工刀具；干切削；高效率加工、大批量生产等场合。高性能涂层在钻孔刀、铣刀和齿轮滚刀上都有很好的表现。针对钻孔刀而开发的复合涂层在原有涂层的基础上加DLC涂层，从而得到极为光滑的表面，降低摩擦系数，从根本上解决深孔加工中的排屑问题而导致的孔径尺寸超差现象的发生，从而极大地提高数控刀具的性能，下面我们针对刀具的涂层材料，谈谈提高数控刀具加工性能的方法。

2 数控刀具表面处理的必要性

　　对数控刀具表面进行处理的主要目的在于提高工具表面硬度、耐磨性和耐蚀性等，从而提高产品性能及使用寿命。各种先进涂层技术的广泛开发和应用，为实现这一目标开辟了多种途径，在机加工领域CVD涂层和PVD涂层可以大幅度提高数控刀具的加工性能，并且能够使得某些具有高度复杂几何形状的齿轮生产变得可靠而又经济。不同的刀具涂层影响着刀具的寿命。比如：在加工球墨铸铁QT40的过程中，我们采用具有六角刀片的面铣刀粗铣加工平面，进行干式切削，加工参数为：Vc=250mm/min，F：0．3mm，Z=5(CVD涂层)，Z=3(采用Alox SN2涂层)。经过CVD涂层处理的刀具加工寿命为48min，而使用Alox SN2涂层的刀具加工寿命为70min，总体刀具使用寿命增加45％，如图1所示。

　　不同的涂层影响着数控刀具的磨损。针对难加工材料，HYERLOX超氮涂层无论是在滚齿和插齿当中均表现出良好的耐冲击性。HYPERLOX涂层与刀具完美配合，保证了数控刀具的寿命及再利用性，加工效率得到成倍增加。如图2所示，HYPERLOX涂层在滚齿加工中的应用情况与其他涂层应用的对比。在加工模数为2.25的三档输出齿轮时，我们采用滚齿加工，刀具材质为粉末冶金、高速钢(20CrMnTi)，切削速度为170re/rain，进给速度为3.6mm/r。主要失效形式为刀具磨损，采用其他涂层后，滚刀在加工到1500件产品时前刀面出现月牙洼，而采用HYERLOX超氮涂层可加工零件2100件，且前刀面磨损较小。

　　涂层技术目前广泛应用于机械、电子、光学、航空航天、化工、轻纺及食品工业等各个部门。运用高科技手段不仅能沉积各类金属和合金，还能沉积多种化合物，不仅能在金属基体上沉积，而且在陶瓷、金刚石、玻璃甚至塑料等非金属上沉积。可以毫不夸张地讲，涂层技术已渗透到国民经济各个领域，其作用和效能有目共睹，不管是国内还是国外机床工具博览会上，人们都会看到品种繁多、方法各异的涂层工具，应用实例举不胜举。