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标题:PVD涂层刀具的切削性能研究
正文:
目前，可转位涂层硬质合金刀具在机械加工中，特别是在数控机床(NC)、加工中心(MC)及柔性制造系统(FMS)中得到了广泛的应用。由于涂层刀片具有较高硬度和耐磨性、耐热性好、化学稳定性好和磨擦系数低等优点，所以不仅解决了很多难加工材料的切削题目，有效进步了刀具耐用度，而且大大进步了切削效率。1 PVD涂层技术采用等离子体增强磁控溅射离子镀涂层技术，对硬质合金刀片进行涂层，涂层材料为氮化钛(TiN)，涂层厚度为3～4μm。1) TiN的性质TiN颜色为金色，面心立方晶格，熔点为2950℃，其静磨擦系数为0.13～0.15,动磨擦系数为0.05～0.10,热膨胀系数为9.35×10-6/℃。在大多数酸、碱中不溶解，在350～400℃空气中不氧化，TiN无毒性。2) TiN涂层工艺利用CLDA-700磁控溅射离子镀设备在硬质合金刀片上沉积TiN，保持其它参数不变，只改变氮分压。具体工艺为：硬质合金刀片在镀膜室内溅射清洗5min后开始沉积TiN,活化源功率2.5kW,靶功率10kW,基片负偏压200V,极间距240mm,镀膜室温度500℃。保持其它参数不变，使氮分压值分别为0.9×10-2、2.4×10-2、4.5×10-2、6.0×10-2和8.6×10-2Pa沉积时间,60min。其结果，随着氮分压增加，膜层相组成朝着富氮相方向发展，变化趋势为：aTi→(aTi+Ti2N)→(Ti2N+TiN)→TiN.由Ti2N和TiN两相组成的膜硬度最高，为HK2500kg/mm2。氮分压对膜层硬度的影响，主要是由氮分压不同使膜层的相组成不同而引起的。2 试验分析1) PVD涂层对硬质合金刀具的切削力影响a. 刀具的选择选用A、V和H型断屑槽(GB2076-87)的可转位刀片(参见图1所示)，精磨周边和底面后，将一部分进行PVD涂层，刀片材料YT15,U级精度。图1正方形A、V、H形槽刀片b. 试验方法及结果试验在大连机床厂生产的C620-3型普通车床上进行，外圆干式切削，工件材料为45钢，退火状态。根据主偏角的要求，选择可转位车刀刀杆符合GB5343.2-85标准。切削力的丈量选用瑞士产的新型Kistler压电式测力仪(型号为9257B)以及配套的电荷放大器，SC16光线示波
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