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涂層前應提高刀具的表面質量　

發布時間：2014-02-11   點擊率：790
 
刀具在涂層前進行專門的拋光加工，由此可顯著提高涂層的質量。
為了提高切削刀具和沖模的質量，常常可以在刀具和沖模上涂上所謂的硬涂層。這種涂層是采用物理氣相沉積工藝(PVD)或采用化學氣相沉積工藝(CVD) 來進行涂敷的。借助于硬涂層可提高刀具的耐用度或最大限程度地提高刀具的切削速度。而涂層的質量在很大程度上是取決于刀具的表面質量、去除毛刺的狀況和刀具的銳利情況。

圖1
圖2 沒經拋光的銑刀(左)：Ra=0.31µm，Rz=1.0µm；
經經拋光的銑刀(右)：Ra=0.03µm，Rz=0.2µm；

光滑的表面減小殘痕影響

刀具表面愈光滑，切屑的流動則愈流暢，切屑上的溫升也就愈低。這樣，刀具也就可以采用較高的切削速度，并明顯提高刀具的耐用度。刀具光滑的表面還可減少同所要加工材料發生焊接的危險。對于絲錐和擠壓絲錐來說．所需切削力可明顯降低40%。
在一般情況下，涂層需要提高表面粗糙度的特性值，因此，表而在涂層之前要求把表面磨光。如果采用來自德國施特勞本哈爾特－費爾特倫納赫(Straubenhardt-Feldrennach)的奧特克(Otec)公司DF系列拋光機的加工工藝，零件表面上的這些凹凸不平的尖端部分就被磨圓(圖1)，借此降低了零件表面的粗糙度，并明顯降低殘痕效應。
Otec公司采用一種新的特別的工藝可以把諸如硬質合金銑刀和鉆頭的排屑槽拋光成鏡面。在這里銑刀的長度愈長，那么經拋光的排屑槽的優點就愈突出。

殘留的毛刺會加劇磨損

對于高速鋼刀具通常會出現毛刺。如果在涂層之前不把毛刺去除掉，那么刀具在進行首次加工時毛刺很容易折斷。這就會出現一個沒有涂層復蓋的光澤的一段。在刀具的這個部位肯定會很快地產生磨損。在Otec公司DF系列拋光機上可以有效地去除這類毛刺，去除毛刺后就不會有這樣的問題。

切削刀刃的表面缺陷會降低穩定性

切削刀刃的狀況是刀具加工穩定性、工件加工一致性和要達到的加工表面質量的最重要的判定標準。

圖3 一個硬質合金銑刀的切削刀刃在Otec公司DF系列拋光機上進行拋光處理前后的情況。在拋光處理前，切削刀刃表面非常不平整，并且有較小的殘痕。
圖3所示是一個硬質合金銑刀的切削刀刃在Otec公司DF拋光機上進行拋光處理前后的情況。在圖上可以明顯看到切削刀刃在拋光處理前刀刃的表面是非常不平整的，并且有較小的殘痕。采用這樣的銑刀在切削加工時會有下列缺點：
因為硬質合金相對而言比較脆性，由于較大的壓應力，硬質合金切削刀刃容易產生破裂——特別是當切削既硬又韌的材料時，例如切削優質合金鋼材料。這樣的破裂可能是非常小，但是相對還是比較大的。隨著時間的推移，切削刀刃本身漸漸磨損而倒圓。但是無法進行控制。這時刀具加工的穩定性急劇下降。因為涂層己被破壞。同樣，所要達到的加工表面質量就遭到嚴重破壞。
通過采用Otec公司拋光工藝使切削刀刃倒圓而獲得一種穩定而均勻的刀刃鈍圓。由于附加提高了切削刀刃的表面質量從而獲得卜列效果：
  • 刀具耐用度提高達500%。
  • 表面質量——切削刀刃具有均勻而較低的Ra值。
  • 能可靠進行切削過程，因為避免了刀具的破裂。
  • 由于切削刀刃較高的穩定性，因此可以采用較高的切削速度(切削速度提高達3.5倍)。
  • 較少會產生表面加工波紋(特別是當切削鋁件時，如果切削刀刃太鋒利的話會導致產生振動和噪聲)。
根據生產的實際經驗得出切削刀刃鈍圓的下列尺寸(例如硬質合金銑刀): 

圖4 用DF回轉拖動式拋光機再進行加工，去除小滴。
  • 加工鋁件：10µm，在DF拋光機上加工的時間為(1～2)分鐘。
  • 加工鋼: (20～30)µm，在DF拋光機上加工的時間為(4～8)分鐘。
  • 加工優質合金鋼件：小于40µm，在DF拋光機上加工的時間達12分鐘。
根據上面所述的理由，這些刀具在涂層之前采用Otec公司的DF拋光機進行拋光加工是合理的。在物理氣相沉積涂層之后，在刀具上的表面稍許比以前光澤度要差一些(由于所謂形成的小滴)。當在Otec公司的DF回轉拖動式拋光機上再進行加工后，就可有效地去除小滴(圖4)。

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