刀具塗層原理及可行性分析

    根據金屬切削原理，在正常切削時，刀具的磨損主要包括以下幾種：後刀面磨損；前刀面磨損，即月牙窪磨損；前後刀面同時磨損。

    刀具塗層是指在強度和韌性較好的硬質合金或高速鋼（HSS）基體表面上，利用氣相沉積方法塗覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物，塗層作為一個化學屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴散和化學反應，從而減少了月牙窪磨損。塗層刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化學性能穩定、耐熱耐氧化、摩擦因數小和熱導率低等特性。

    物理氣相沉積（PVD）是一種物理氣相反應生長法。沉積過程是在真空或低氣壓氣體放電條件下，即在低溫等離子體中進行的。塗層的物質源是固態物質，經過「蒸發或濺射」後，在工件表面生成與基材性能完全不同的新的固態物質塗層。PVD塗層材料主要為TiN,TiCN,CrN,TiAlN,AlTiN,AlCrN,WC/C,DLC和金剛石等成份，不同的應用領域，需選用不同的塗層材料。塗層的厚度通常只有幾個微米，硬度卻是鋼鐵的2到5倍。歐瑞康巴爾查斯（OerlikonBalzers）塗層公司發明了用鉻元素取代鈦元素的塗層技術，並於2004年推出了商品名為「BalinitAlcorna」的單層AlCrN塗層。AlCrN塗層的高紅硬性使其在極高的熱負荷下仍可保持性能穩定，在高速切削、乾式（或准乾式）切削加工條件應用試驗證明性能優異，塗層的高硬度和抗磨損性使得可切削材料硬度達到HRC70。

    貫通軸產品材料為49CrMo4,熱處理技術要求為：感應淬火效硬化層深度5-7mm，表面硬度50-55HRC，心部為調質組織，硬度要求35-40HRC。從理論上分析完全可以應用該塗層刀具切削熱後貫通軸。

    選用花鍵滾刀，在經歐瑞康巴爾查斯（OerlikonBalzers）塗層後，進行工藝試驗。工藝方法為：熱前磨外圓C—滾花鍵D——熱後C處校直——熱後滾花鍵B，將原滾花鍵工序轉移至熱後進行加工。

    在原來切削參數不變（S=250r/minF=13m/min）的情況下，加工噪音明顯降低。對加工出產品進行了質量跟蹤，將任意抽檢10件貫通軸花鍵跳動及M值變動量，從記錄數據可以看出，應用塗層刀具熱後滾切貫通軸加工精度完全符合圖紙要求，該精度要求可以取消偏離。M值變動量減小後提高了與凸緣裝配後側隙變動量，從而提高了裝配精度。

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