1、會計學1數控刀具數控刀具(doj)材質及應用材質及應用第一頁，共79頁。n超硬材料刀片(dopin)第1頁/共79頁第二頁，共79頁。第2頁/共79頁第三頁，共79頁。第3頁/共79頁第四頁，共79頁。第4頁/共79頁第五頁，共79頁。第5頁/共79頁第六頁，共79頁。第6頁/共79頁第七頁，共79頁。第7頁/共79頁第八頁，共79頁。第8頁/共79頁第九頁，共79頁。第9頁/共79頁第十頁，共79頁。第10頁/共79頁第十一頁，共79頁。第11頁/共79頁第十二頁，共79頁。受強熱后會發生軟化，因而有利于切屑過程的順利進行。第12頁/共79頁第十三頁，共79頁。第13頁/共79頁第十四頁，共

2、79頁。第14頁/共79頁第十五頁，共79頁。第15頁/共79頁第十六頁，共79頁。 涂層可定義為用物理的、化學的、或者其他(qt)方法，在金屬或非金屬基體表面形成的具有一定厚度、不同于基體材料且具有一定的強化、防護或特殊功能的覆蓋層。 上述涂層定義涉及下列應搞清楚的問題。 (1）涂層應有“一定厚度”，這個厚度是多少? (2)涂層是“不同于基體材料”的一個覆蓋層，應是一種什么材料? (3)涂層是怎樣形成的?即涂層形成機制如何? (4)涂層是如何“附著”在基體上，即涂層與基體的結合機制如何? (5)涂層要有的“一定功能”是什么功能? (6)涂層與表面改性是什么關系?第16頁/共79頁第十七頁，共

3、79頁。第17頁/共79頁第十八頁，共79頁。從晶體學角度觀察，涂層結構可以分為無定形結構、多晶結構和單晶結構。無定形結構原子排列近程有序，最小結構單元無規則排列在一起。多晶結構薄膜由無規則取向的微晶粒組成。一般工藝條件下形成薄膜為多晶結構。單晶結構薄膜通常采用外延技術或在較高溫度下在單晶襯底上形成。 由于膜生長初期和生長過程中受襯底表面狀態、襯底溫度及工藝參數影響，使晶體結構包括晶粒取向、晶粒尺寸很不相同(xin tn)。甚至可形成亞結構及超結構。尤其是襯底溫度以及鍍膜后回火溫度對結晶狀態、晶粒尺寸(ch cun)影響最為顯著。溫度高、膜厚、晶粒尺寸(ch cun)大，無定型結構膜可以轉變為

4、結晶形。晶粒尺寸(ch cun)小，晶粒堆積密度高，結晶缺陷密度高，一般表現出硬度高，薄膜與襯底表面間的附著力好，化學性能穩定。 第18頁/共79頁第十九頁，共79頁。Q tot2Q S2材料材料刀具刀具切屑切屑Q tot1Q S1Q W1v c1材料材料刀具刀具切屑切屑Q W2v c2涂層涂層Q tot1左：無涂層刀片(dopin)右：涂層刀片(dopin)QS2QS1, QW2QW1，熱量傳入切屑部分多對于非涂層合金，由于硬質合金有良好的導熱性，更多的熱能從接觸區流入對溫度敏感的合金中，刀片的溫度高，硬度下降，耐磨性差。較少的熱殘留于切屑中減小了它的變形能力，并使切屑較厚，溫度低，硬度高，

5、更難加工。涂層后，流入基體的熱流受阻，更多的熱殘留于切屑中，溫度高，硬度下降，切屑更易變形易于切除。流入合金中的熱量少，刀片的溫度低，硬度高，耐磨性好，因此壽命長。第19頁/共79頁第二十頁，共79頁。涂層涂層(t cn)的作用的作用 1)由于表層的涂層材料具有極高的硬度(yngd)和耐磨性，故與末涂層硬質合金相比，涂層硬質合金允許采用較高的切削速度，從而提高了加工效率；或能在同樣的切削速度下大幅度地提高刀具耐用度。 2)由于涂層材料與被加工材料之間的摩擦系數較小，故與未涂層刀片相比，涂層刀片的切削力有一定降低。 3)涂層刀片加工時，已加工表面質量較好。4）由于綜合性能好，涂層刀片有較好的通用

6、性。一種涂層牌號的刀片有較寬的適用范圍。第20頁/共79頁第二十一頁，共79頁。00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.20102030405060708090100110120加工長度（m）磨損量（mm）沒有涂層TiN涂層TiAlN涂層材料材料(cilio)(cilio)：40CrMoMn40CrMoMnHB : 354HB : 354Vc Vc ：100 m/min100 m/minVf : 955 mm/minVf : 955 mm/min涂層涂層(t cn)效果舉例效果舉例00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2

7、8090100110120130切削速度Vc(m/min)生產成本(RMB/件)沒有涂層TiN涂層TiAlN涂層工具磨損對比工具磨損對比生產成本對比生產成本對比第21頁/共79頁第二十二頁，共79頁。第22頁/共79頁第二十三頁，共79頁。第23頁/共79頁第二十四頁，共79頁。第24頁/共79頁第二十五頁，共79頁。第25頁/共79頁第二十六頁，共79頁。第26頁/共79頁第二十七頁，共79頁。第27頁/共79頁第二十八頁，共79頁。第28頁/共79頁第二十九頁，共79頁。第29頁/共79頁第三十頁，共79頁。第30頁/共79頁第三十一頁，共79頁。第31頁/共79頁第三十二頁，共79頁。第

8、32頁/共79頁第三十三頁，共79頁。第33頁/共79頁第三十四頁，共79頁。第34頁/共79頁第三十五頁，共79頁。耐磨性耐磨性韌性韌性(rn xn)加工狀況良好：加工狀況良好：連續切削，高速連續切削，高速(o s)切削，裝夾穩固切削，裝夾穩固加工狀況一般：加工狀況一般：各方向進給的成形車削，各方向進給的成形車削，鍛造或鑄造毛坯件，工件鍛造或鑄造毛坯件，工件裝夾穩固裝夾穩固加工狀況惡劣：加工狀況惡劣：斷續車削，低速切削，斷續車削，低速切削，重負荷，工件表面有硬重負荷，工件表面有硬皮，不穩固的裝夾。皮，不穩固的裝夾。第35頁/共79頁第三十六頁，共79頁。第36頁/共79頁第三十七頁，共79頁

9、。第37頁/共79頁第三十八頁，共79頁。第38頁/共79頁第三十九頁，共79頁。第39頁/共79頁第四十頁，共79頁。第40頁/共79頁第四十一頁，共79頁。幾種涂層材料的物理機械性能幾種涂層材料的物理機械性能材料 熔點(C) 密度(g/cm) 硬度(HV) 彈性模量(kN/mm) 線脹系數(10-6/K) 抗高溫氧化性能 TiC 3067 4.93 2800 470 8.0 一般 TiN 2950 5.40 2100 590 9.4 一般 TiB2 3225 4.50 3000 560 7.8 一般 ZrN 2982 7.32 1600 510 7.2 較好 CrN 1650 6.12 1

10、100 400 一般 Al2O3 2047 3.98 2100 400 8.4 很好 硬質合金 17001800 4.55.6 差 高速鋼 1500 7.8 900 12 很差 第41頁/共79頁第四十二頁，共79頁。第42頁/共79頁第四十三頁，共79頁。MT-TiCN拋光(pogung)后的形貌左為表面，右為斷面。無論是OM低倍下，還是SEM和TEM高倍下均末發現(fxin)MT-TiCN中存在孔隙，表明它是完全致密的。圖中的裂紋為涂層后冷卻時形成的熱裂紋，與致密性無關。第43頁/共79頁第四十四頁，共79頁。第44頁/共79頁第四十五頁，共79頁。Al2O3的晶粒形貌的晶粒形貌(xn m

11、o)第45頁/共79頁第四十六頁，共79頁。a. b. TiNc. d. Al2O3abcd第46頁/共79頁第四十七頁，共79頁。第47頁/共79頁第四十八頁，共79頁。第48頁/共79頁第四十九頁，共79頁。第49頁/共79頁第五十頁，共79頁。第50頁/共79頁第五十一頁，共79頁。第51頁/共79頁第五十二頁，共79頁。-Al2O3Ti(C,N)基體第52頁/共79頁第五十三頁，共79頁。第53頁/共79頁第五十四頁，共79頁。第54頁/共79頁第五十五頁，共79頁。 特點：密度(md)小硬度高，耐磨性好高溫性能穩定抗氧化性能好第55頁/共79頁第五十六頁，共79頁。第56頁/共79頁第五十七頁，共79頁。第57頁/共79頁第五十八頁，共79頁。第58頁/共79頁第五十九頁，共79頁。第59頁/共79頁第六十頁，共79頁。第60頁/共79頁第六十一頁，共79頁。第61頁/共79頁第六十二頁，共79頁。第62頁/共79頁第六十三頁，共79頁。第63頁/共79頁第六十四頁，共79頁。第64頁/共79頁第六十五頁，共79頁。第65頁/共79頁第六十六頁，共79頁。第66頁/共79頁第六十七頁，共79頁。第67頁/共79頁第六十八頁，共79頁。第68頁/共79頁第六十九頁，共79頁。第69頁/共79頁第七十頁，共79頁。第70頁/共7