對刀具進(jìn)行正確的表面處理，可以提高刀具壽命，減少加工周期，提高加工表面質(zhì)量。然而，根據(jù)加工需要選擇合適的刀具涂層是一項令人困惑和費力的任務(wù)。

每一種涂層在切割過程中都有優(yōu)缺點，如果選擇了錯誤的涂層，可能會導(dǎo)致刀具壽命小于未涂層刀具，有時甚至?xí)?dǎo)致比涂層前更多的問題。

有許多可用的工具涂層，包括PVD涂層，CVD涂層，以及PVD和CVD交替涂層的復(fù)合涂層，這些都可以很容易地從工具制造商或涂層供應(yīng)商獲得。

1. 涂層的特點

硬度

涂層的高表面硬度是提高刀具壽命的**途徑之一。一般情況下，材料或表面硬度越高，刀具壽命越長。

氮化鈦(TiCN)涂層硬度高于氮化鈦(TiN)涂層。碳含量的增加使TiCN涂層的硬度提高了33%，硬度約為Hv3000 ~ 4000(取決于制造商)。

表面硬度高達(dá)Hv9000的CVD金剛石涂層在刀具上的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。與PVD涂層刀具相比，CVD涂層金剛石刀具的使用壽命提高了10 ~ 20倍。金剛石涂層刀具具有較高的硬度和切削速度，是未涂層刀具的2 ~ 3倍，是有色金屬材料的理想選擇。

耐磨性

耐磨性是指涂層的抗磨損能力。雖然有些工件材料本身可能不是太硬，但在生產(chǎn)過程中加入的元素和使用的過程可能會導(dǎo)致刀具的刃口開裂或鈍化。

表面潤滑性

高摩擦系數(shù)會增加切削熱，導(dǎo)致涂層壽命縮短甚至失效。降低摩擦系數(shù)，可**延長刀具使用壽命。光滑或規(guī)則的涂層表面有助于減少切削熱量，因為光滑表面通過允許芯片從切削表面的前沿快速滑動減少熱量的產(chǎn)生。與未涂層刀具相比，表面潤滑較好的涂層刀具還可以在較高的切削速度下加工，從而進(jìn)一步避免與工件材料的高溫熔焊。

氧化溫度

氧化溫度是涂層開始分解的溫度。氧化溫度越高，越有利于高溫條件下的切割。雖然TiAlN涂層在室溫下的硬度可能比TiCN涂層低，但它們已被證明在高溫處理中比TiCN涂層更有效。鈦合金涂層能在高溫下保持其硬度，因為它能在切割機(jī)和切屑之間形成一層氧化鋁，氧化鋁層能從切割機(jī)向工件或切屑傳遞熱量。硬質(zhì)合金刀具的切削速度通常高于高速鋼刀具，這使得TiAlN成為硬質(zhì)合金刀具的**涂層。這種PVD TiAlN涂層通常用于硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀。

抗粘結(jié)

涂層的粘附性可以防止或減少刀具與被加工材料之間的化學(xué)反應(yīng)，防止工件材料沉積在刀具上。

在有色金屬(如鋁、黃銅等)的加工過程中，刀具上經(jīng)常會出現(xiàn)BUE，導(dǎo)致刀具塌陷或工件尺寸失調(diào)。一旦被加工的材料開始粘住工具，附著力擴(kuò)大。

當(dāng)用成型絲錐加工鋁工件時，每加工一個孔后，絲錐上的鋁膠會增加，*終導(dǎo)致絲錐直徑過大，導(dǎo)致工件尺寸超差。即使在冷卻劑性能差或濃度低的情況下，具有良好粘結(jié)性能的涂料也能很好地工作。

2常用涂料

2.1氮化鈦涂層(TiN)

錫是一種通用的PVD涂層，可以增加工具的硬度，并具有較高的氧化溫度。該涂層可用于高速鋼刀具或成形刀具上，取得很好的加工效果。

2.2碳化鈦涂層(TiCN)

在TiCN涂層中添加碳可以提高刀具的硬度，獲得較好的表面潤滑，是高速鋼刀具的理想涂層。

2.3氮化鋁或氮化鋁涂層(TiAlN/AlTiN)

在鈦鋁/阿爾丁涂層中形成的氧化鋁層可以有效地提高刀具的高溫工作壽命。該涂層可用于硬質(zhì)合金刀具，主要用于干切削或半干切削。AlTiN涂層比TiAlN涂層提供更高的表面硬度，這取決于涂層中鋁和鈦的比例，因此它是高速加工的另一種可行的涂層選擇。

2.4氮鉻鋁涂層(AlCrN)

AlCrN涂層優(yōu)異的附著力使其成為晶片成型加工的**涂層。當(dāng)涂覆這種幾乎不可見的涂層時，高速鋼刀具或硬質(zhì)合金刀具和成形刀具的加工性能將得到極大的改善。

2.5金剛石涂層

CVD金剛石涂層對有色金屬材料加工刀具提供了**的性能,石墨加工,金屬基復(fù)合材料(MMC),高硅鋁合金,和許多其他高耐磨材料,理想的涂料(注:純金剛石涂層工具不能用于處理鋼,因為處理鋼將會產(chǎn)生大量的切削熱,引起化學(xué)反應(yīng),毀了膠粘劑層涂層和刀具之間)。

用于硬銑削、攻牙和鉆孔的涂層各不相同，有其獨特的應(yīng)用。此外，還可以使用多層涂層，在表面層和刀具基體之間嵌入其他涂層，可以進(jìn)一步提高刀具的使用壽命。

涂料的成功應(yīng)用

實現(xiàn)一個成本效益高的涂層應(yīng)用可能取決于許多因素，但通常只有一個或幾個涂層可用于每個特殊的處理應(yīng)用。

選擇合適的涂層及其性能，可以使加工性能得到**提高，也可以使加工性能略有改善。切削深度、切削速度和冷卻劑等都會影響刀具涂層的使用。

由于在工件材料的加工過程中有許多可變因素，選擇涂層的**方法之一是通過試切。涂料供應(yīng)商不斷開發(fā)新的涂料，以進(jìn)一步提高涂料的高溫、摩擦和耐磨性。與涂層(工具)制造商合作，驗證**和**的工具涂層在加工中的應(yīng)用總是一件好事。

有許多可用的工具涂層，包括PVD涂層，CVD涂層，以及PVD和CVD交替涂層的復(fù)合涂層，這些都可以很容易地從工具制造商或涂層供應(yīng)商獲得。