刀具涂层技能知识大盘点，读懂成刀具达人！

一、刀具涂层

经过化学或物理的方法在刀具外表构成某种薄膜，使切削刀具取得尤秀的综合切削功能，从而满足高速切削加工的要求；自20世纪70年代初硬质涂层刀具面世以来，化学气相堆积(CVD)技能和物***相堆积(PVD)技能相继得到开展，为刀具功能的进步开创了历史的新篇章。涂层刀具与未涂层刀具比较，具有显着的优越性：它可大幅度进步切削刀具寿数；有用地进步切削加工效率；进步加工精度并显着进步被加工工件的外表质量；有用地削减刀具资料的消耗，下降加工成本；削减冷却液的使用，下降成本，利于环境保护。

二、刀具涂层的特色

1、选用涂层技能可在不下降刀具强度的条件下，大幅度地进步刀具外表硬度，现在所能到达的硬度已接近100GPa；

2、随着涂层技能的飞速开展，薄膜的化学安稳性及高温抗痒化性更加出色，从而使高速切削加工成为或许。

3、光滑薄膜具有良好的固相光滑功能，可有用地改善加工质量，也适合于干式切削加工；

4、涂层技能作为刀具制作的终究工序，对刀具精度简直没有影响，并可进行重复涂层工艺。

三、常用的涂层

1、氮化钛涂层：

氮化钛（TiN）是一种通用型PVD涂层，能够进步刀具硬度并具有较高的氧化温度。该涂层用于高速钢切削刀具或成形东西可取得很不错的加工效果。

2、氮化铬涂层：CrN涂层良好的抗粘结性使其在简单发作积屑瘤的加工中成为手选涂层。涂覆了这种简直无形的涂层后，高速刚刀具或硬质合金刀具和成形东西的加工功能将会大大改善。

3、金刚石涂层CVD：金刚石涂层可为非铁金属资料加工刀具提供蕞佳功能，是加工石墨、金属基复合资料(MMC)、高硅吕合金及许多其它高磨蚀资料的抱负涂层(留意：纯金刚石涂层刀具不能用于加工钢件，因为加工钢件时会发作很多切削热，并导致发作化学反响，使涂层与刀具之间的粘附层遭到***)。【金属加工微信，内容不错，值得重视】

4、氮碳化钛涂层：氮碳化钛（TiCN）涂层中增加的碳元素可进步刀具硬度并取得更好的外表光滑性，是高速刚刀具的抱负涂层。

5、氮铝钛或氮钛铝涂层(TiAlN/AlTiN)：TiAlN/AlTiN涂层中构成的氧化铝层能够有用进步刀具的高温加工寿数。主要用于干式或半干式切削加工的硬质合金刀具可选用该涂层。依据涂层中所含铝和钛的份额不同，AlTiN涂层可提供比TiAlN涂层更高的外表硬度，因此它是高速加工范畴又一个可行的涂层挑选。

四、涂层技能及刀具涂层知识

1、氮碳化钛(TiCN)：涂层比氮化钛(TiN)涂层具有更高的硬度。因为增加了含碳量，使TiCN涂层的硬度进步了33%，其硬度改变范围约为Hv3000——4000(取决于制作商）。

2、CVD金刚石涂层：外表硬度高达Hv9000的CVD金刚石涂层在刀具上的应用已较为老练，与PVD涂层刀具比较，CVD金刚石涂层刀具的寿数进步了10——20倍。金刚石涂层刀具的高硬度，使得切削速度可比未涂层的刀具进步2——3倍，使CVD金刚氧化温度是指涂层开端分化时的温度值。氧化温度值越高，对在高温条件下的切削加工越有利。尽管TiAlN涂层的常温硬度也许低于TiCN涂层，但事实证明它在高温加工中要比TiCN有用得多。TiAlN涂层在高温下仍能保持其硬度的原因在于可在刀具与切屑之间构成数控微信号cncdar一层氧化铝，氧化铝层可将热量从刀具传入工件或切屑。与高速刚刀具比较，硬质合金刀具的切削速度一般更高，这就使TiAlN成为硬质合金刀具的手选涂层，硬质合金钻头和立铣刀一般选用这种PVDTiAlN涂层石涂层刀具成为有色金属和非金属资料切削加工的不错挑选。金属加工微信，内容不错，值得重视。

3、刀具外表的硬质薄膜对资料有如下要求：①硬度高、耐磨功能好；②化学功能安稳，不与工件资料发作化学反响；⑧耐热耐氧化，摩擦系数低，与基体附着结实等。单一涂层资料很难全部到达上述技能要求。涂层资料的开展，已由***初的单一TiN涂层、TiC涂层，阅历了

TiC—A12O3一TiN复合涂层和TiCN、TiAlN等多元复合涂层的开展阶段，现在蕞新开展了TiN／NbN、TiN／CN，等多元复合薄膜资料，使刀具涂层的功能有了很大进步。

4、在涂层刀具制作进程中，一般依据涂层的硬度，耐磨性，高温抗痒化性，光滑性以及抗粘结性等几个方面来挑选，其间涂层氧化性是与切削温度***直接相关的技能条件。氧化温度是指涂层开端分化时的温度值，氧化温度值越高，对在高温条件下的切削加工越有利。尽管TiAlN涂层的常温硬度也许低于TiCN涂层，但事实证明它在高温加工中要比TiCN有用得多。TiAlN涂层在高温下仍能保持其硬度的原因在于可在刀具与切屑之间构成一层氧化铝，氧化铝层可将热量从刀具传入工件或切屑。与高速刚刀具比较，硬质合金刀具的切削速度一般更高，这就使TiAlN成为硬质合金刀具的手选涂层，硬质合金钻头和立铣刀一般选用这种PVDTiAlN涂层.

5、从应用技能角度讲：除了切削温度外，切削深度、切削速度和冷却液都或许对刀具涂层的应用效果发作影响。

五、常用涂层资料发展及超硬涂层技能

硬质涂层资猜中，工艺***老练、应用***广泛的是TiN。现在，工业发达***TiN涂层高速刚刀具的使用率已占高速刚刀具的50％一70％，有的不可重磨的复

杂刀具的使用率已超越90％。因为现代金属切削对刀具有很高的技能要求，TiN涂层日益不能适应。TiN涂层的耐氧化性较差，使用温度达500℃时，膜层 显着氧化而被烧蚀，并且它的硬度也满足不了需求。TiC有较高的显微硬度，因此该资料的耐磨功能较好。同时它与基体的附着结实，在制备多层耐磨涂层时，常将TiC作为与基体接触的底层膜，在涂层刀具中它是十分常用的涂层资料。

TiCN和TiAlN的开发，又使涂层刀具的功能上了一个台阶。

TiCN可下降涂层的内应力，进步涂层的耐性，增加涂层的厚度，阻止裂纹的扩散，削减刀具

崩刃。将TiCN设置为涂层刀具的主耐磨层，可显着进步刀具的寿数。TiAlN化学安稳性好，抗痒化磨损，加工高合金钢、不锈钢、钦合金、镍合金时，比

TiN涂层刀具进步寿数3—4倍。在TiAlN涂层中如果有较高的Al浓度，在切削时涂层外表会生成一层很薄的非品态A12O3，构成一层硬

质慵懒保护膜，该涂层刀具可更有用地用于高速切削加工。掺氧的氮碳化钛TiCNO具有很高的显微硬度和化学安稳性，能够发作相当于TiC十A12O3复合

涂层的效果。金属加工微信，内容不错，值得重视。

合理选择与数控机床匹配的刀具

数控车床是一种高精度、***率的主动化机床装备多工位刀塔或动力刀塔，具有广泛的加工工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等杂乱工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功用，并能在批量出产中发挥杰出的作用。它集通用性好的全能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型一般车床的特色于一身，能很好地满意企业进步产品质量、下降出产本钱、进步经济效益的要求。所以数控车床是国内运用量蕞大、覆盖面***广的一种机床。在数控车床加工中，产品质量和劳动出产率在很大程度上遭到刀具的限制，尽管其车刀的切削原理与一般车床根本相同，可是如何依据加工零件的实际情况，合理选择和运用与数控车床匹配的刀具，是充分发挥数控车床功用和优势、确保加工精度、进步劳动效率以及操控加工本钱的关键。

1.零件剖析

客户要求加工的产品是轮轴盖（见图1），外形A、B两处现已加工好，内孔粗加工至90mm，产品的精度要求不是很高，形状也不太杂乱，但批量较大（每月8 000件）。材料为灰铸铁HT200，毛坯直径150mm，长40mm。技能要求：未注倒角为1×45°，未注公役按GB/T

1804―2000中m级加工。设备是用广州机床厂的GSK980T经济型数控车床，共6台。

2.原加工中存在的问题

原出产加工选用两把焊接式合金车刀，分别进行粗车、精车外圆、端面、内孔的加工。焊接式合金刀易磨损，一般适合于粗车，轮轴盖零件用的材料是铸铁，表皮较硬，刀具易磨损。刃磨精度得不到确保，且占用时刻长，还会使被加工轮轴盖零件的外表精度大大下降。换刀需求整刀换，添加了刀具本钱。GSK98T刀架不能按加工要求主动装、卸刀，需求人工换刀。因***销钉受力不均匀等原因，螺纹也简单损坏，并且是用两把刀，精度得不到确保，费时较多。加工过程中需求频频旋转刀架换刀，导致刀架很简单磨损，***精度出现差错，还简单出现毛病（均匀4天一台）。机床厂的修理人员多次***修理也不能处理问题，造成停产及修理费用添加。由于换刀后需从头对刀、试车、调试的辅助时刻添加，且两把刀加工、刀架主动换刀和空运行行程时刻也较长，对加工效率造成很大的影响。硬质合金刀具规格

3.改善刀具的依据

经过剖析、研讨刀具结构、工艺规划、程序编写等方面问题，以为本来所运用的刀具非常需求改善，具体考虑如下。

（1）选用标准化刀具，改为机夹可转位车刀。由于轮轴盖是批量出产，数控车刀应选用机夹可转位车刀，原因在于：①精度高。确保刀片重复***精度高，便利***，确保刀尖方位精度，这样刀尖磨损不需求换整刀而只需换刀片就行。②可靠性高。结构可靠的车刀，选用复合式夹紧结构以习惯刀架快速移动和换位以及整个主动切削过程中不会松动。迅速替换不同形式的切削部件，完结多种切削加工，进步出产效率。③刀具本钱低。由于是批量出产，且刀片可替换，尽管机夹刀可转位刀片贵一些，但刀具的本钱不会添加，反而下降，并且更经用。

（2）优化刀具结构。尽可能用少的刀具加工出工件上部分或大部分待加工外表，以减少装夹差错，进步加工外表的相互方位精度。在刀的结构上假如能把加工轮轴盖的两把刀合并成装在“一把刀”把上进行加工，则①不旋转刀架。只要“一把刀”在加工，那就不需求旋转刀架，刀架就不会由于磨损而影响精度，更不会引发停产、修理等问题。②维护***销钉。“一把刀”***只需求一组***销钉，并且假如用了标准化刀具，换刀只松、紧刀尖的***螺丝，不必松、紧刀架的***销钉装、拆刀杆，刀架的***销钉不会被损坏。

（3）若将选用标准化刀具和优化刀具结构合二为一，则不会存在占机时刻长的问题。由于：①选用标准化机夹可转位刀具，当刀片上的一个切削刃磨钝后，其刀片的装拆和转位都很便利、快捷，不需刃磨即可用新的切削刃持续加工，还大大进步了刀杆的利用率。只需快速做简单的对刀，编制程序时作恰当的处理就能够了。②选用优化刀具结构方案，两个刀尖相隔必定比本来两把刀刀尖的距离近，换刀和空运行的时刻大大缩短，再结合加工工艺、程序编写，规划***短的空行、切削进给道路，可有用进步出产效率，下降刀具损耗。

4.改善后的刀具

自己经过以上剖析、研讨，依据现有的认识和加工条件，从刀具结构的规划、工艺处理、程序的编制等方面去处理了轮轴盖零件加工中存在的问题，具体方法如下。

（1）将两把机加刀合为一把机夹刀。刀杆经热处理，用螺丝固定刀尖A、B，这样“一把刀”相同能够完结本来两把刀的工作，并且装、卸“一把刀”比本来两把刀省时一半。

（2）用改善后的刀具加工时无须转化刀架，很好地处理了由于要频频旋转刀架换刀所带来的毛病和修理问题。

（3）刀具磨损后只需求松开螺丝将不重磨刀片转过恰当视点或替换，做简单的刀补行程修正即可持续加工，大大进步了效率。

5.加工中的注意事项

（1）将不重磨刀片A、B用螺丝固定在左、右两边，要确保两刀片尖在同一平面上。

（2）编写程序时有必要要以A、B两个刀尖为两个***刀位点设两组刀补（01、02），在转化刀尖执行时刀具要离开工件必定距离，避免刀具和工件发生碰撞。

（3）刀具每班要转动一次，以确保刀架的锁紧力。

6.程序的编写

编写的程序及说明如附表所示。

程序内容及说明

程序内容 程序说明

O1212 程序名

G00X100Z100 ***到起刀点

T0101M3S200 调用地一组刀补A号刀尖

G00X150Z0

加工端面

G01X80F80

G00X150Z5 ***到（150，5）

G71U1R0.5 加工φ145mm外圆及倒角

G71P1Q2U0W0F100

N1G00X143

G01Z0

X145Z-1

Z-16

G00X100Z100T0101 回到起刀点取消地一组刀补

T0102M3S250 调用第二组刀补B号刀尖

G00X80Z5

G71U1R0.5 粗加工φ112mm与φ98mm内孔与倒角

G71P3Q4U-0.5W0F80

N3G00X114

G01Z0F50

X112Z-1

Z-11

X100

X98Z-11

N4Z-48

G70P3Q4 精加工N3-N4段内容

G00X100Z100T0102 回到起刀点取消第二组刀补

M30 程序完毕

由于CNC加工中心其是采用软件进行锁住的，在模仿加工时，当按下主动运转按钮时在模仿界面并不能直观地看到机床是否已锁住。模仿时往往又没有对刀，假如机床没有锁住运转，极易发生撞刀。所以在模仿加工前应到运转界面确认一下机床是否锁住。加工时忘掉关闭空运转开关。由于在程序模仿时，为了节省时刻常常将空运转开关打开。空运转指的是机床一切运动轴均以G00的速度运转。假如在加工时空运转开关没关的话，机床疏忽给定的进给速度，而以G00的速度运转，形成打刀、撞机床事端。空运转模仿后没有再回参考点。在校验程序时机床是锁住不动的，而刀具相对工件加工在模仿运转(决对坐标和相对坐标在变化)，这时的坐标与实践方位不符，须用返回参考点的办法，确保机械零点坐标与决对、相对坐标一致。假如在校验程序后没有发现问题就进行加工操作，将形成刀具的磕碰。超程免除的方向不对。

当机床超程时，应该按住超程免除按钮，用手动或手摇办法朝相反方向移动，即能够消除。可是假如免除的方向弄反了，则会对机床产生伤害。由于当按下超程免除时，机床的超程维护将不起作用，超程维护的行程开关已经在行程的尽头。此刻有或许导致工作台继续向超程方向移动，***终拉坏丝杠，形成机床损坏。制定行运转时光标方位不妥。制定行运转时，往往是从光标所在方位开始向下执行。对车床而言，需要调用所用刀具的刀偏值，假如没有调用刀具，运转程序段的刀具或许不是所要的刀具，极有或许因刀具不同而形成撞刀事端。当然在加工中心、数控铣床上一定要先调用坐标系如G54和该刀的长度补偿值。由于每把刀的长度补偿值不一样，假如没调用也有或许形成撞刀。

CNC加工中心数控机床作为高精度的机床，防撞是非常必要的，要求操作者养成认真细心慎重的习气，按正确的办法操作机床，减少机床撞刀现象发生。跟着技术的开展呈现了加工过程中刀具损坏检测、机床防撞击检测、机床自适应加工等***技术，这些能够更好地维护数控机床。

归纳起来9点原因：

(1)程序编写过错

工艺安排过错，工序承接联系考虑不周详，参数设定过错。

例:A.坐标设定为底为零，而实践中却以顶为0；

B.安全高度过低，导致刀具不能彻底抬出工件；

C.二次开粗余量比前一把刀少；

D.程序写完之后应对程序之途径进行剖析检查；

(2)程序单补白过错

例：A.单边碰数写成四边分中；

B.台钳夹持间隔或工件凸出间隔标示过错；

C.刀具伸出长度补白不详或过错时导致撞刀；

D.程序单应尽量详细；

E.程序单设变时应采用以新换旧之准则：将旧的程序单消毁。

(3)刀具丈量过错

例： A.对刀数据输入未考虑对刀杆；

B.刀具装刀过短；

C.刀具丈量要运用科学的办法，尽或许用较经确的仪器；

D.装刀长度要比实践深度长出2-5mm。

(4)程序传输过错

程序号呼叫过错或程序有修改，但仍然用旧的程序进行加工；

现场加工者必须在加工前检查程序的详细数据；

例如程序编写的时刻和日期，并用熊族模仿。

(5)选刀过错

(6)毛坯超出预期，毛坯过大与程序设定之毛坯不相符

(7)工件资料本身有缺点或硬度过高

(8)装夹要素，垫块干与而程序中未考虑

(9)机床故障，俄然断电，雷击导致撞刀等