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氮化铝钛[(Al,Ti)N]涂层硬质合金立铣刀的开发
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佳达

时间 : 2020-03-09 16:04 浏览量 : 12

 氮化铝钛[(Al,Ti)N]涂层硬质合金立铣刀的开发

 近年来,随着对更高的生产率,更高的精度以及更短的模加工交付时间的需求,对高速切削和切削淬硬材料(例如淬硬钢)的需求不断增加。尤其是,由于模具加工所需的立铣刀是间歇式切削,因此传统的TiN基涂层硬质合金立铣刀会遭受微崩屑和大磨损,从而难以满足这些质量要求。

 为了解决该问题,开发了具有新的膜质的(Al,Ti)N被覆的硬质合金立铣刀。

 这一发展的要点是:(1)寻找各种类型的三元合金膜作为新的涂层,并改善了硬度和抗氧化性;(2)可以稳定地涂覆具有高附着力的多组分合金膜。开发大规模生产技术,(3)开发适用于抑制微崩屑的超细晶粒硬??质合金基材,(4)用于高硬度工件的具有高刃强度和刚度的新型立铣刀被开发了。

 结果,开发出的(Al,Ti)N涂层硬质合金立铣刀表现出出色的切削性能。换句话说,(1)与传统的TiN系统相比,刀具寿命提高了2至5倍,并且(2)可以对诸如硬化钢之类的硬化材料进行端面铣削。尤其是,可以使用新型硬质合金立铣刀进行硬度约为50至65 HRC的淬硬钢的切削(3)可以大大提高切削速度。尽管约为50m / min,但现在可以以500m / min的速度进行切割,这是原来的10倍。配备有高速主轴的高刚性加工中心正在追求进一步的高速加工。

 在这些切割特性中,特别是,每次可以切割热处理后的硬化材料时,可以通过常规的放电加工工艺和抛光工作来减少模具的生产。缩短了交货时间并降低了成本。

 2、技术特点

 2.1(Al,Ti)N涂层技术的发展PVD方法可以在较低的温度下进行加工,已被用于间断切削刀具的涂层。薄膜质量主要是TiN薄膜。最近,已经研究了TiCN膜和(Al,Ti)N膜作为新的膜质量,并且我们首先将(Al,Ti)N膜应用于硬质合金钻头。随后,在这一发展中,我们寻找了硬质合金立铣刀合适涂层。该(Al,Ti)N膜的硬度和氧化开始温度均为TiN膜的1.3倍以上。

 接下来,我们开发了一种批量生产技术,该技术可稳定地以高粘附力镀新膜。该方法是阴极电弧离子镀方法,以AlTi合金为阴极靶,将AlTi合金本身熔化,蒸发,通过电弧放电离子化,然后与氮气反应在工具表面形成(Al,Ti)。形成N膜。特别地,该方法的主要特征在于,可以在汽相沉积之前通过该金属离子对工件的表面进行溅射清洗,并且附着力非常优异。

 2.2硬质合金的基体和形状对于硬质合金的基体,在超细晶粒体系中寻找合适成分,以抑制微切屑的发生。结果,硬度为91.5HRA,横向断裂强度为400kg / mm 2,这与高速钢相当。另外,我们还开发了一种具有锋利边缘和新形状的通用产品,用于硬化材料。为了提高刚性和抗崩刃性,增加了铁心的厚度和叶片的数量,并且将前角设为负角并进行倒角以增加边缘强度。为了抑制切削力的增加,扭转角增加到45°。

 3、切削性能

 下面显示了针对高硬度材料开发的新型六刃硬质合金立铣刀的切削性能。测量了侧面加工后淬火的SKD61(55HRC)的直径减小量。未经加工的产品在早期就无法使用,经过TiN处理的产品的磨损迅速增加。另一方面,经(Al,Ti)N处理的产品磨损小且稳定,不损害切削刃,寿命是TiN的5倍以上,并且(Al,Ti)N被膜的效果大。

 现在即使对于较硬的材料也可以进行立铣。例如,高速钢(SKH51、62HRC)的进给速度可以与蠕动进给磨削相同。此外,对于机械结构用途的钢(例如S50C钢),即使在主转速为20,000rpm的加工中心,进给速度也为10m / m。可以进行最小分钟以上的高速加工,极大地提高了加工效率。

 如上所述,(Al,Ti)N涂层的效果在高硬度工作材料和高速加工条件下特别大,这可能是由于涂层的优异的抗氧化性。

 4、模具加工的效果

 使用已开发的硬质合金立铣刀,可以对硬钢等高硬度材料进行高速立铣,这对模具加工具有创新性的效果。在新工艺中,可以在淬火后进行切割(粗加工/精加工),从而消除了传统工艺所需的应力消除和淬火后的放电加工的需要,并且还大大减少了抛光过程。交货时间减少了30-50%。随着配备有高速主轴的高刚性加工中心的普及,也促进了高速加工,并且在此开发中,(Al,Ti)N涂层硬质合金立铣刀的应用领域有望进一步扩大。

 5、结论

 我们开发了涂覆有(Al,Ti)N的硬质合金立铣刀(商品名称:Miracle立铣刀),以应对高速,高硬度的立铣刀。特别地,新的涂膜具有比常规TiN膜更好的膜硬度和氧化起始温度。此外,由于改善了硬质合金基材和切削刃的形状,硬度为50至65 HRC的淬硬钢的端铣成为可能,这有望成为改变模具制造工艺的革命性手段之一。是的 另外,随着高速和高刚性机床的发展,正在追求进一步的高速切削,并且有望进一步为工业做出贡献。


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