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(gè)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(dòng)。涂層的作用象熱障，因?yàn)樗�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(gè)重要的角色。因?yàn)楸⊥繉颖群裢繉釉诳焖倮鋮s和加熱過程中引起更低的應(yīng)力并且不易破裂，對(duì)于斷續(xù)切削這個(gè)厚度帶寬較薄的一端承受溫度波動(dòng)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(shí)容易破裂。因此，用薄涂層刀片干加工通常延伸刀具壽命達(dá)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(gè)重要原因。和相對(duì)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(duì)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(shí)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(dá)3500HV，而且它的工作溫度高達(dá)華氏1470°。雖然沒有人知道為什么會(huì)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(shí)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(jìn)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(jí)的涂層沉積而成。

　　盡管對(duì)PVD涂層有強(qiáng)烈的興趣，與之相對(duì)應(yīng)的CVD對(duì)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(qiáng)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(duì)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(gè)設(shè)計(jì)也抗磨好且能在進(jìn)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(hù)基體，是抗磨料磨損和月牙洼磨損的最佳涂層。