涂層處理熱量

　　涂層是當(dāng)今使切削液通常不需要的另一個原因。它們通過抑制從切削區(qū)到刀片或刀具的熱傳遞來控制溫度波動。涂層的作用象熱障，因為它有比刀具基體和工件材料低很多的熱導(dǎo)性。因此涂層刀片和刀具吸收較少的熱量并能承受更高的切削溫度，這意味著更在車削和銑削不犧牲刀具壽命的前提下更高速的切削。

　　厚度范圍在2到18µm的涂層在刀具性能里扮演一個重要的角色。因為薄涂層比厚涂層在快速冷卻和加熱過程中引起更低的應(yīng)力并且不易破裂，對于斷續(xù)切削這個厚度帶寬較薄的一端承受溫度波動更佳。厚涂層經(jīng)受相同的應(yīng)力，當(dāng)你加熱或冷卻太快時容易破裂。因此，用薄涂層刀片干加工通常延伸刀具壽命達40%。

　　這是為什么圓刀片和銑刀片代表性地用物理氣相沉積(PVD)的一個重要原因。和相對應(yīng)的化學(xué)氣相沉積(CVD)相比PVD涂層更薄，粘著力更佳。除了更薄，它們的沉積溫度要低很多。所以在車削和銑削刀具發(fā)現(xiàn)更多使用鋒利切削刃和大的正前角。

　　雖然氮化鈦(TiN)占所有涂層刀具的80%，氮鋁化鈦(TiAlN)作為針對高速精加工的最佳PVD涂層出現(xiàn)了。象高速車削那樣的連續(xù)高溫切削時它超過TiN性能的3倍。在象干銑和小直徑深孔鉆削由于切削液很難滲透等高熱應(yīng)力工況下它也勝出很多。

　　在切削溫度下TiAlN比TiN更硬，它是目前最熱穩(wěn)定和抗化學(xué)磨損的PVD涂層。其硬度高達3500HV，而且它的工作溫度高達華氏1470°。雖然沒有人知道為什么會如此，但是科學(xué)家猜想這些特性來自一種當(dāng)某些高溫下涂層表面氧化時在切屑-刀具接觸面形成的非晶質(zhì)的氧化鋁膜。

　　應(yīng)用更薄的多層PVD涂層使其更適合于干加工的研究正在進行。這種沉積工藝建立一種由數(shù)百層僅幾納米厚的涂層構(gòu)成。相反，傳統(tǒng)PVD工藝由幾層微米級的涂層沉積而成。

　　盡管對PVD涂層有強烈的興趣，與之相對應(yīng)的CVD對于大多數(shù)黑色金屬工件材料來說一直是受歡迎的。CVD工藝很高的沉積溫度有助于粘著并且允許基體生成強化刃口和幫助基體抵抗變形的富鈷區(qū)。由于它們比PVD涂層更厚，因此需要對切削刃更重的珩磨來防止象墻角厚層涂料的剝落那樣的開裂。這個設(shè)計也抗磨好且能在進給量超過0.076mm/r到0.89mm/r下工作。

　　CVD也是唯一有用的已知的最佳抗熱和氧化磨損的氧化鋁涂層沉積工藝。氧化鋁導(dǎo)熱差，因此隔離切屑形成過程中產(chǎn)生的熱量并迫使熱量流入切屑。使得它成為硬質(zhì)合金里最適合干加工的優(yōu)異的CVD涂層。在高速下它保護基體，是抗磨料磨損和月牙洼磨損的最佳涂層。