机械加 工对刀具高要求同时要降低污染

机械加 工对刀具高要求同时要降低污染。

  各种机 电产品的过早失效破坏中约有70%是由磨 损和腐蚀造成的,而这两 种失效方式都与材料的表面状态(物理、化学和应力状态等)密切相关。因此,提高这 类材料使用性能的关键是提高其表面性能。

  随着科技的发展,对材料 的表面性能的要求越来越高。近几十 年来各种气相沉积技术的兴起,使表面 工程技术的研究和应用都取得了突飞猛进的发展。这些技 术不但实现了机械性能的要求,如耐磨、减摩和抗蚀,而且在电磁、光学、光电子学、热学、超导和 生物学等与表层有关的功能材料领域大显身手。表面工 程学不仅使低廉的金属材料在性能与效益方面发挥出更大的优势,而且已 成为研制各种新型镀层和薄膜材料的重要手段,具有巨大的应用潜力。

  随着机 械加工工业水平的提高,对刀具 提出了新的要求。除了提 高使用寿命外还要求减少切削时的污染,尽可能使用干切削。在不能 完全取消切削液的时候,尽量做 到其中只含防锈剂而无有机物,这样可 以使循环回收的成本大为降低。

  切削刀 具的多样性和使用时的工作状态特点决定了选择刀具镀层的不同。车削和钻孔不同,铣刀又 应考虑其断续冲击的特点。早期发 展的涂层以耐磨为主要着眼点,以提高 硬度为主要指标。以氮化 钛为代表的此类涂层具有较高的摩擦系数(0.4~0.6),加工时 与工件之间不断摩擦将产生大量热能。为避免 刀具过热发生变形影响加工精度和延长其使用寿命,通常使用切削液。

  要解决 减少或免除切削液带来的问题,刀具镀 层不仅应使刀具具有长寿命,且应有自润滑的功能。类金刚石涂层(DLC)的出现在对某些材料(Al、Ti及其复合材料)的机械 加工方面显示出优势,但经过 多年的研究表明类金刚石涂层的内应力高、热稳定 性差和与黑色金属间的触媒效应使SP3结构向SP2转变等三种缺点,决定了 它目前只能应用于加工有色金属,因而限 制了它在机加工方面的进一步应用。但是近 年来的研究表明,以SP2结构为 主的类金刚石涂层(也称为类石墨涂层)硬度也可达到20~40GPa,却不存 在与黑色金属起触媒效应的问题,其摩擦 系数很低又有很好的抗湿性,切削时 可以用冷却剂也可用于干切削,其寿命 比非镀层刀有成倍的提高,加工钢 铁材料不存在问题,因而引起了涂层公司、刀具厂家极大的兴趣。假以时日,这种新 型的类金刚石涂层会在切削领域得到广泛的应用。


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