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    氮化鋁鈦[(Al,Ti)N]涂層硬質合金立銑刀的開發
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    佳達

    時間 : 2020-03-09 16:04 瀏覽量 : 46

     氮化鋁鈦[(Al,Ti)N]涂層硬質合金立銑刀的開發

     近年來,隨著對更高的生產率,更高的精度以及更短的模加工交付時間的需求,對高速切削和切削淬硬材料(例如淬硬鋼)的需求不斷增加。尤其是,由于模具加工所需的立銑刀是間歇式切削,因此傳統的TiN基涂層硬質合金立銑刀會遭受微崩屑和大磨損,從而難以滿足這些質量要求。

     為了解決該問題,開發了具有新的膜質的(Al,Ti)N被覆的硬質合金立銑刀。

     這一發展的要點是:(1)尋找各種類型的三元合金膜作為新的涂層,并改善了硬度和抗氧化性;(2)可以穩定地涂覆具有高附著力的多組分合金膜。開發大規模生產技術,(3)開發適用于抑制微崩屑的超細晶粒硬??質合金基材,(4)用于高硬度工件的具有高刃強度和剛度的新型立銑刀被開發了。

     結果,開發出的(Al,Ti)N涂層硬質合金立銑刀表現出出色的切削性能。換句話說,(1)與傳統的TiN系統相比,刀具壽命提高了2至5倍,并且(2)可以對諸如硬化鋼之類的硬化材料進行端面銑削。尤其是,可以使用新型硬質合金立銑刀進行硬度約為50至65 HRC的淬硬鋼的切削(3)可以大大提高切削速度。盡管約為50m / min,但現在可以以500m / min的速度進行切割,這是原來的10倍。配備有高速主軸的高剛性加工中心正在追求進一步的高速加工。

     在這些切割特性中,特別是,每次可以切割熱處理后的硬化材料時,可以通過常規的放電加工工藝和拋光工作來減少模具的生產??s短了交貨時間并降低了成本。

     2、技術特點

     2.1(Al,Ti)N涂層技術的發展PVD方法可以在較低的溫度下進行加工,已被用于間斷切削刀具的涂層。薄膜質量主要是TiN薄膜。最近,已經研究了TiCN膜和(Al,Ti)N膜作為新的膜質量,并且我們首先將(Al,Ti)N膜應用于硬質合金鉆頭。隨后,在這一發展中,我們尋找了硬質合金立銑刀合適涂層。該(Al,Ti)N膜的硬度和氧化開始溫度均為TiN膜的1.3倍以上。

     接下來,我們開發了一種批量生產技術,該技術可穩定地以高粘附力鍍新膜。該方法是陰極電弧離子鍍方法,以AlTi合金為陰極靶,將AlTi合金本身熔化,蒸發,通過電弧放電離子化,然后與氮氣反應在工具表面形成(Al,Ti)。形成N膜。特別地,該方法的主要特征在于,可以在汽相沉積之前通過該金屬離子對工件的表面進行濺射清洗,并且附著力非常優異。

     2.2硬質合金的基體和形狀對于硬質合金的基體,在超細晶粒體系中尋找合適成分,以抑制微切屑的發生。結果,硬度為91.5HRA,橫向斷裂強度為400kg / mm 2,這與高速鋼相當。另外,我們還開發了一種具有鋒利邊緣和新形狀的通用產品,用于硬化材料。為了提高剛性和抗崩刃性,增加了鐵心的厚度和葉片的數量,并且將前角設為負角并進行倒角以增加邊緣強度。為了抑制切削力的增加,扭轉角增加到45°。

     3、切削性能

     下面顯示了針對高硬度材料開發的新型六刃硬質合金立銑刀的切削性能。測量了側面加工后淬火的SKD61(55HRC)的直徑減小量。未經加工的產品在早期就無法使用,經過TiN處理的產品的磨損迅速增加。另一方面,經(Al,Ti)N處理的產品磨損小且穩定,不損害切削刃,壽命是TiN的5倍以上,并且(Al,Ti)N被膜的效果大。

     現在即使對于較硬的材料也可以進行立銑。例如,高速鋼(SKH51、62HRC)的進給速度可以與蠕動進給磨削相同。此外,對于機械結構用途的鋼(例如S50C鋼),即使在主轉速為20,000rpm的加工中心,進給速度也為10m / m??梢赃M行最小分鐘以上的高速加工,極大地提高了加工效率。

     如上所述,(Al,Ti)N涂層的效果在高硬度工作材料和高速加工條件下特別大,這可能是由于涂層的優異的抗氧化性。

     4、模具加工的效果

     使用已開發的硬質合金立銑刀,可以對硬鋼等高硬度材料進行高速立銑,這對模具加工具有創新性的效果。在新工藝中,可以在淬火后進行切割(粗加工/精加工),從而消除了傳統工藝所需的應力消除和淬火后的放電加工的需要,并且還大大減少了拋光過程。交貨時間減少了30-50%。隨著配備有高速主軸的高剛性加工中心的普及,也促進了高速加工,并且在此開發中,(Al,Ti)N涂層硬質合金立銑刀的應用領域有望進一步擴大。

     5、結論

     我們開發了涂覆有(Al,Ti)N的硬質合金立銑刀(商品名稱:Miracle立銑刀),以應對高速,高硬度的立銑刀。特別地,新的涂膜具有比常規TiN膜更好的膜硬度和氧化起始溫度。此外,由于改善了硬質合金基材和切削刃的形狀,硬度為50至65 HRC的淬硬鋼的端銑成為可能,這有望成為改變模具制造工藝的革命性手段之一。是的 另外,隨著高速和高剛性機床的發展,正在追求進一步的高速切削,并且有望進一步為工業做出貢獻。


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