數控機床（chuáng）

      【摘 要】刀具塗層技術近幾年得到了快（kuài）速發（fā）展，在刀具生產過程（chéng）中，合理利用塗層技術可以延長刀具的使用壽命，提高刀具的機械性能，從而使其能夠更好的為生產服務。目前，我國刀（dāo）具塗層經過（guò）多年的發展，正處發展的關鍵時期，應當充分了解國內外刀具技術的應用和發展現狀，掌握先進刀（dāo）具塗層技術，提高刀具生產工藝。
 
      【關鍵詞】刀（dāo）具 塗層技術 PVD
 
      刀具是切削加工係（xì）統中最活（huó）躍的一項因素。隨（suí）著科技的發展（zhǎn），塗層刀具的進（jìn）給速度和切削速度得到提高，同時其使用壽命也（yě）得到了延長。因此，在加工（gōng）技術飛速發展（zhǎn）的今天，刀具的性能得（dé）到了人們重視（shì），其中塗層技術是刀具製造中的一項（xiàng）關鍵技術。PVD是一種表麵處理的標準稱謂，是通過物理過程完成物質轉移，將分子或原子轉移到基材表麵上，從（cóng）而使（shǐ）基材具有（yǒu）高強度、耐（nài）磨性、散熱性等（děng）特殊性能。
 
      1 、塗層刀具的主要特點
 
      塗層刀具具有以下特點: ( 1) 表麵塗（tú）層材料具（jù）有較強（qiáng）的耐（nài）磨性、高硬度、耐（nài）高溫等特點。( 2) 塗層（céng）刀具具有很好的綜合性能，這也使塗（tú）層刀具的通用性得（dé）到了進一步（bù）提高，使其能夠具有更加廣泛的應用範圍。( 3) 隨著科技的高速發展，塗層技術也得到了發展，塗層刀具的抗氧（yǎng）化性能和抗高溫性能將會變得更加突出，完成高速切削加（jiā）工，提高切削的工（gōng）作效率（lǜ）。
 
      2 、PVD 塗層技術的發展
 
      PVD 法的沉積（jī）溫通常維持在（zài） 500℃，塗層的厚度應當維持在2 － 5μm之間; 並且（qiě）該方（fāng）法的沉積溫度沒（méi）有超過鋼本身的回火溫度，因此（cǐ）在刀具塗層過程中經常（cháng）使用 PVD 方法［1］。PVD 塗（tú）層主要分為三（sān）類:
 
     ( 1) 真空蒸發鍍膜。該技術的發展時間（jiān）較少，在塗抹過程中所使用的設備相對說比較簡單（dān），並（bìng）且塗（tú）層十分精細。具體沉（chén）積過程中需要應用一種靶材，繞射性相對較差，因此在具體（tǐ）應用中無法滿足超硬材料在鍍膜上的需求，這使得該方法的應用受到了一定的限製，近幾年其應用範圍也正在逐（zhú）漸縮小。
 
     ( 2) 離子鍍膜。該方法（fǎ）的應用需要在（zài）電場環境下完成，隻有在具有電場的（de）情況下，才（cái）能使鍍膜材料的離子可（kě）以附著在工件的（de）表麵，不僅組織致密，而且膜的粘結（jié）性能很好［2］。目前，在鍍膜過程中比（bǐ）較常用的方法有活化（huà）反應離子鍍膜和空心陰極（jí）離子鍍膜法，從實際應（yīng）用情況來看也取得了（le）不錯效果。
 
     ( 3) 濺射鍍（dù）膜法。該方法主要（yào）在真空室內進行，通（tōng）過荷能離子對靶材的表麵（miàn）進行不斷地（dì）轟擊，粒子的運動量傳遞將靶材料的個（gè）各種粒子轟擊出來，然後在基體上形成沉積。
 
     3、 PVD 塗層技術的（de）在刀具生產中的具體應用
 
     二十年前機械加工行（háng）業中所（suǒ）有應（yīng）用的（de）塗層（céng）工具以“萬能型工具”為（wéi）主，也（yě）就是可以應用多種不同的場合下。現在則發生了改變，隨著人們對工具性能（néng）的要求的提高（gāo），通常針對具體加工情況選擇具有針（zhēn）對性（xìng）的工（gōng）具。從目前刀具的發展情況（kuàng）來看，刀（dāo）具材料的發展（zhǎn）將會圍繞（rào）著快、硬（yìng）、幹三方麵進（jìn）行。因此（cǐ），在對刀具進行塗層過程中可以采用多層超硬塗層方式使熱防護效（xiào）果達到最佳，從而延長刀具壽命［3］。在鑽削和銑削領域內，PVD 塗層到與 CVD 塗層刀具相比，具有更好的（de）適應性。導致這情況發生的主（zhǔ）要原因是（shì），在具體應用過程中，CVD 塗層銑刀無法繼續使用並不是塗層磨損過渡（dù）造成的（de），而是因為刀片在使用過（guò）程中出現了嚴重（chóng）的損壞，從而導（dǎo）致刀具（jù）無法繼續使用。而在塗層過程中采用 PVD 塗（tú）層（céng）方法中的濺射鍍膜技術可以使（shǐ）這一問（wèn）題得到很（hěn）好的解決。某工廠生產的切削刀 具 牌 號 有: SUPEＲTIN、TINALOX、ALOX、ALUSPEED、TiCN、CCplusC 對應的塗層材料分別為: TiN、TiAlN、TiaAlN、TiB2、TiCN、TiAlN + C。
 
     在準確控製情況下（xià）進行大規模工業化生產，要求每批刀具（jù）材料表麵塗層厚度都應當控製在 ± 1μm 範圍內，即使在具體生產過程中，係（xì）統高負荷運行，顯微（wēi）結構的（de）密（mì）度也很（hěn）高。除此之外，沿切削刃塗層（céng）厚度分布並不會出現變化，因此切削刃（rèn）在具體應用中始終都會保持鋒利狀（zhuàng）態，滿足使用需求。
 
     CCplusC 所生產的銑刀結合了 TiAlN 碳軟塗層的低摩擦性能和抗磨損性能，因此塗抹層能夠起到一定的抗磨損性，並且外塗層十分均勻性能，很好的控製（zhì）了（le）切削導刃時所形成的摩擦（cā），有時在加工幹（gàn）式鑽削時，由於溫度的升高，將會導致崩刀或磨損情（qíng）況的（de）發生，而（ér）在生（shēng）產過程中對 TiAlN 的熱穩定性（xìng）和高硬度記性充分利用，可以確保刀具的可靠性（xìng）［4］。
 
    現代刀（dāo）具經常被應用於高速切削中，為了滿足這一（yī）需求，應用PVD 方法所生（shēng）產的 TiAlN 塗層切削刀（dāo）具得到了廣泛（fàn）用應用，並得到了快速推廣。通過 PVD 方（fāng）法在 TiN 的晶體各間內植入 Al 原子，最終構成無間隙、完（wán）整（zhěng）的晶體組合（hé）。目前，最新型的 TiAlN 塗層能（néng）夠使鋁的含（hán）量超過 50% ，這使得 TiAlN 塗層具有了新特性。通過分析（xī）可知，當鋁（lǚ）含量超過 50% 時，將會有一層致密的 Al2O3 出現在塗層的最頂端，而（ér）當遭受 Al2O3 磨損之後（hòu），存在與 TiAlN 中的Al 將會（huì）再一次氧化而形成新的 Al2O3 層，這樣刀具及（jí）時在（zài）高溫、高速環境下工作，TiAlN 塗層也能夠起到保護刀具的作用。
 
     4、 PVD 刀具塗層性能的（de）發（fā）揮
 
     若使 PVD 刀具塗層性（xìng）能得到（dào）充分發（fā）揮，就必須要對具體生產過程中（zhōng）涉（shè）及到的各項生產條件進行優化。
 
    清（qīng）理幹淨基體表麵（miàn），這一點對全部表麵設備都一樣，塗層粘結程度受基體表麵狀態的影響。因此，在（zài）具體塗層過程中必須要清除基體表麵的氧化物以及其它物質。通常來說，對基體表麵（miàn）的油（yóu）汙、鏽斑的清（qīng）洗可（kě）以通過噴砂（shā）或清洗的方式完成。如果在表麵處理過程中采用的為（wéi）噴砂法，需要時刻注意，在基體的表麵不能存在油汙，如果存在油汙，吹砂無法將表麵（miàn）的（de）油（yóu）汙除（chú）掉，而且會導致油汙滲透到構建內部，影響塗層質量。
 
    在實際應用過程（chéng）中需要主要的因素（sù）有以下（xià）兩方麵: ( 1) 刀具本身（shēn），從結構、刃口質量、精度等多個方麵（miàn）進行選擇。( 2) 從工件、機床（chuáng）、切削參數等多方（fāng）麵內容進行選擇。在具體應用刀具過程中，應當遵（zūn）守“型號、牌號匹配”原（yuán）則，每一（yī）種塗層材料都（dōu）有適合使用的範圍，在具體應用中應當依據實際情況而定，從而使（shǐ）刀具的性能達到最（zuì）佳（jiā）。
 
    5 、結語（yǔ）
 
    刀（dāo）具 PVD 塗層可以使刀具的切削性能得到提高，同時能夠提高加工質量，降低成本。因此（cǐ），在未來應當加強對刀具 PVD 塗層技術的研究，使其能夠更好的為機械加工服務（wù）。