數控刀片塗層，效能、特點及應用，增加你的刀具壽命，節約成本

塗層刀具材料的效能和特點及刀具的應用

對刀具進行塗層處理是提高刀具效能的重要途徑之一。塗層刀具的出現，使刀具切削效能有了重大突破。塗層刀具是在韌性較好刀體上，塗覆一層或多層耐磨性好的難熔化合物，它將刀具基體與硬質塗層相結合，從而使刀具效能大大提高。塗層刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延長刀具使用壽命、降低加工成本。

新型數控機床所用切削刀具中有80％左右使用塗層刀具。塗層刀具將是今後數控加工領域中最重要的刀具品種。

⑴ 塗層刀具的種類

根據塗層方法不同，塗層刀具可分為化學氣相沉積（CVD）塗層刀具和物理氣相沉積（PVD）塗層刀具。塗層硬質合金刀具一般採用化學氣相沉積法，沉積溫度在1000℃左右。塗層高速鋼刀具一般採用物理氣相沉積法，沉積溫度在500℃左右；

根據塗層刀具基體材料的不同，塗層刀具可分為硬質合金塗層刀具、高速鋼塗層刀具、以及在陶瓷和超硬材料（金剛石和立方氮化硼）上的塗層刀具等。

根據塗層材料的性質，塗層刀具又可分為兩大類，即“硬”塗層刀具和 ‘軟“塗層刀具。”硬“塗層刀具追求的主要目標是高的硬度和耐磨性，其主要優點是硬度高、耐磨效能好，典型的是TiC和TiN塗層。”軟“塗層刀具追求的目標是低摩擦係數，也稱為自潤滑刀具，它與工件材料的摩擦係數很低，只有0。1左右，可減小粘接，減輕摩擦，降低切削力和切削溫度。

最近開發了納米塗層 （Nanoeoating）刀具。這種塗層刀具可採用多種塗層材料的不同組合 （如金屬／金屬、金屬／陶瓷、陶瓷／陶瓷等），以滿足不同的功能和效能要求。設計合理的奈米塗層可使刀具材料具有優異的減摩抗磨功能和自潤滑效能，適合於高速幹切削。

⑵ 塗層刀具的特點

塗層刀具的效能特點如下：

①力學和切削效能好：塗層刀具將基體材料和塗層材料的優良效能結合起來，既保持了基體良好的韌性和較高的強度，又具有塗層的高硬度、高耐磨性和低摩擦係數。因此，塗層刀具的切削速度比未塗層刀具可提高2倍以上，並允許有較高的進給量。塗層刀具的壽命也得到提高。

②通用性強：塗層刀具通用性廣，加工範圍顯著擴大，一種塗層刀具可以代替數種非塗層刀具使用。

③塗層厚度：隨塗層厚度的增加刀具壽命也會增加，但當塗層厚度達到飽和，刀具壽命不再明顯增加。塗層太厚時，易引起剝離；塗層太薄時，則耐磨效能差。

④重磨性：塗層刀片重磨性差、塗層裝置複雜、工藝要求高、塗層時間長。

⑤塗層材料：不同塗層材料的刀具，切削效能不一樣。如：低速切削時，TiC塗層佔有優勢；高速切削時，TiN 較合適。

⑶ 塗層刀具的應用

塗層刀具在數控加工領域有巨大潛力，將是今後數控加工領域中最重要的刀具品種。塗層技術已應用於立銑刀、鉸刀、鑽頭、複合孔加工刀具、齒輪滾刀、插齒刀、剃齒刀、成形拉刀及各種機夾可轉位刀片，滿足高速切削加工各種鋼和鑄鐵、耐熱合金和有色金屬等材料的需要。

CVD 和PVD塗層的詳細介紹：

CVD Chemical Vapor Deposition （化學氣相沉積）

定義和性質

CVD塗層是在700-1050℃高溫的環境下透過化學反應獲得的。CVD塗層具有高耐磨性，並對硬質合金具有極強的粘附性。

最先推出的CVD塗層硬質合金為單層碳化鈦塗層 （TiC）。之後發明了氧化鋁塗層 （Al2O3） 和氮化鈦 （TiN）塗層。現代的碳氮化鈦塗層 （MT-Ti（C，N） 或MT-TiCN，也稱為MT-CVD）提高了其與硬質合金的粘附性，更好地保護硬質合金，從而提高了牌號的效能。

現代CVD塗層將MT-Ti（C，N）、Al2O3 和TiN結合在一起。透過顯微結構最佳化和後處理，塗層在附著力、韌性和耐磨性方面獲得不斷改進。

MT-Ti（C，N） - 其硬度提供了耐磨料磨損效能，從而可降低後刀面磨損。

CVD-Al2O3– 具有化學惰性，熱傳導率低，使其可耐月牙窪磨損。它也充當熱障，可提高抗塑性變形的能力。

CVD-TiN - 提高耐磨性，並用於磨損檢測。後處理 - 提高間斷切削的切削刃韌性，並降低粘結趨勢。

應用

CVD塗層牌號是許多重點考慮耐磨性的應用的首選。此類應用包括：用於鋼材的普通車削和鏜削，較厚的CVD塗層可提供耐月牙型磨損效能；用於不鏽鋼的普通車削；用作銑削刀具牌號時，加工ISO P、ISO M、ISO K材料。對於鑽削，CVD牌號通常用於周邊刀片。

PVD Physical Vapor Deposition（物理氣相沉積）

定義和性質

塗層在較低溫度 （400-600°C） 下形成。在該過程中，氣相的金屬與氣體，比如氮，發生反應，從而在切削刀具表面形成硬質氮化塗層。

PVD塗層由於高硬度而增加了牌號的耐磨性。它們的壓應力也增加了切削刃韌性和抗梳狀裂紋的能力。

主要的PVD塗層種類如下所述。現代的PVD塗層通常由以下不同塗層組成多層塗層和（或）複合塗層。複合塗層由相當多數量的極薄塗層構成，每層厚度通常為奈米級，從而使塗層硬度更高。

​ PVD-TiN - 氮化鈦是最早使用的PVD塗層。它效能全面，呈金黃色。

PVD-Ti（C，N） - 碳氮化鈦比氮化鈦硬，它增加了後刀面耐磨性。

PVD-（Ti，Al）N - 鋁氮化鈦具有高硬度和耐氧化性，從而提高材料的總體耐磨性。

PVD氧化塗層 - 利用其化學惰性，增強材料的耐月牙窪磨損效能。

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應用

對於要求耐磨且鋒利的切削刃以及加工粘軟材料，推薦使用PVD塗層牌號。這種應用很普遍，包括所有整體硬質合金立銑刀和鑽頭，以及切槽、螺紋加工和銑削的大多數牌號。PVD塗層牌號廣泛用於精加工，並在鑽削中用作重要刀片牌號