刀具涂层材料与涂层刀具的应用

摘要

机械制造工业是制造业最重要的组成之一，它担负着向国民经济的各个部门提供机械装备的任务。我国现代化建设的发展速度在很大程度上要取决于机械制造工业的发展水平，因此，从这个意义上说，机械制造工业的发展水平是关系全局的。机械制造中的加工方法很多，其中材料去除加工精度较高、表面质量较好，有很强的加工适应性，是目前机械制造中应用最广泛的加工方法。材料去除加工又可分为切削加工和特种加工，切削加工是利用切削刀具从工件上切除多余的材料，这就要求切削刀具的硬度要比工件高得多。刀具切削性能的优劣取决于刀具材料、切削部分几何参数及刀具的结构。目前生产中所用的刀具材料主要是高速钢和硬质合金，高速钢强度高、韧性好，但硬度与耐磨性比硬质合金差；硬度合金硬度与耐磨性较好，但强度与韧性比高速钢差，而涂层刀具是在高速钢或硬质合金基体上涂覆一层难熔金属化合物，涂层刀具表面硬度高、耐磨性好，其基体又有良好的抗弯强度和韧性，涂层硬质合金刀具寿命可提高1~3倍，涂层高速钢刀具寿命可提高1.5~10倍。涂层刀具可以进行干切削，即无需在加工中使用切削液，从而节省资源，节约材料，降低能耗，减少排放，减轻对人及周围环境的污染，实现机械加工过程的绿色化，干式加工对刀具材料要求很高，它要求材料要具有很高的红硬性和热韧性，良好的耐磨性、耐热冲击和抗粘结性，现在立方氮化硼(CBN)、聚晶金刚石(PCD)、超细晶粒硬质合金等超硬材料已经广泛应用于干切削。实验表明，干式切削理想的条件应该是在高速切削条件下进行，这样可以减少传到工件、刀具和机床上的热量。经过大量的研究，高速钢和硬质合金经过PVD、CVD涂层处理后也可以用于干切削，且成本较立方氮化硼(CBN)、聚晶金刚石(PCD)、超细晶粒硬质合金等超硬材料要低。实验表明，在加工铝硅合金和淬火钢中，涂层刀具与未涂层刀具相比寿命有大幅度提高。本文通过切削实验，发现在高速干切削的加工条件下影响零件加工的表面粗糙度的主要因素是进给量，从加工表面质量出发，通过实验寻求切削用量最佳参数。

目录

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引言

第一章绪论

1.1金属切削技术的发展概况

1.2现代刀具技术在机械工业中的应用

1.3选题的目的和意义

1.3.1绿色制造的概念和意义

1.3.2切削液的负面影响

1.3.3干切削的实施条件

1.4本课题的主要任务

第二章刀具材料及性能

2.1刀具材料的性能

2.2常用的刀具材料

2.3干切削刀具材料

2.4纳米涂层新技术简介

第三章刀具涂层材料、涂层工及涂层刀具

3.1涂层的特性及应用

3.2硬质合金刀具常用的涂层材料及涂层方法

3.2.1涂层材料的性质

3.2.2常用的涂层方法

3.2.3新的涂层工艺方法

3.3涂层硬质合金刀具的性能特点

3.3.1金刚石簿膜涂层刀具

3.3.2 CVD金刚石厚膜刀具

3.3.3 TiA1N涂层刀具

第四章涂层刀具的干切削性能

4.1淬火钢的切削性能及刀具选择

4.2干切削性能试验

4.2.1干切削淬火态45钢试验

4.2.2干切削铝合金试验

4.2.3金刚石簿膜涂层刀具与硬质合金YG6的对比试验

4.2.4工业生产现场切削试验

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果