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PVD 涂层技术在高速钢刀具上的应用 涂层刀具已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过 50% 。切削加工中使用的 各种刀具，包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、成形刀 具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高其使用性能。 市场上涂层刀具多以硬质合金涂层为主，高速钢涂层刀具较少，这与高速钢刀具成本及 基体材料性能有关。 1. 试验过程 我公司分别在丝锥和滚刀上做了PVD 涂层试验。 （1）丝锥试验。刀具：高速钢机用丝锥 M16-H2；涂层：PVD 技术 TiAlCrN ，厚度 2～4 μ m；加工工件：装载机后车架（见图1）；材质：Q345B ；螺纹孔数量：8 个M16-6H ↓16、2 个M16-6H ↓12。 试验方法：分别取5 支涂层丝锥与5 支普通丝锥加工工件，因基体材料相同，故采用相 同切削参数。研究丝锥的寿命及工件加工质量。 加工对 比情况 ：丝锥及加工质量对 比情况如 图2 所示 。 图 1 （a ）普通丝锥 （b）涂层丝锥 （c ）普通丝锥加工螺纹（d ）涂层丝锥加工螺纹 图 2 丝锥寿命对 比如表 1 所示 。 （2 ）滚刀试验。刀具：高速钢齿轮滚刀m4.25；涂层：PVD 技术TiAlCrN ，厚度2～4μ m； 加工工件：变速箱一挡倒挡架（见图3 ）；材质：ZG310-570 ；齿数：57 ；齿宽：40.5mm 。 图 3 试验方法：分别取3 把新涂层滚刀与3 把新的普通滚刀加工工件，采用相同切削参数。 研究滚刀第一次刃磨前的寿命及工件加工质量。 加工对比情况：滚刀及加工质量对比情况如图4 所示。 （a ）涂层滚刀 （b）普通滚刀 （c ）涂层滚刀加工 （d ）普通滚刀加工 图 4 滚刀寿命对比如表2 所示。 2. 数据及成本分析 （1）丝锥寿命、成本分析。 5 种涂层丝锥寿命总和是5 种普通丝锥寿命总和的327 ÷173=1.87 倍。 M16 丝锥市场价格约为30 元，涂层价格约为15 元，成本降低为 [ （1－30 ＋15）÷（30 × 1.87）] ×100%=20% 使用涂层丝锥与普通丝锥相比，寿命提高为原来的1.87 倍，成本降低20% 。 涂层丝锥加工的螺纹孔，表面粗糙度质量明显提高。 （2 ）滚刀寿命成本分析。 3 种涂层滚刀寿命总和是3 种普通滚刀寿命总和的110÷46=2.39 倍。 该滚刀市场价格约为800 元，可以刃磨约20 次，涂层价格约为150 元，实际成本为 （150+800/20）/ （800/20 × 2.39 ）=1.99 倍 使用涂层滚刀与普通滚刀相比，寿命提高为原来的2.39 倍，成本提升至原来的1.99 倍。 涂层滚刀与普通滚刀相比，涂层滚刀加工工件的表面质量更好，且毛刺较少。 3. 结语 根据试验对比分析，我们可以看出，PVD 金属陶瓷涂层在高速钢基体材料的刀具上的应 用，可使刀具寿命提高1 倍左右，且工件的表面质量会有一定程度的提升。 但是，根据刀具成本的不同，在实际应用过程中，是否能够给企业带来实质性的效益， 还需要根据企业的不同情况而定。