CN108500849A - 一种涂层刀具后处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种涂层刀具后处理工艺，其特征在于，包括以下步骤，a、使用喷嘴对涂层刀具表面进行微喷砂处理，在喷砂压强为0.2～0.4MPa和微喷砂持续时间为3～5s之间时，使涂层后刀具的寿命达到最大值；b、喷砂介质选择，在相同条件下，微喷砂处理后使用不同介质，获得表面粗糙度值不同的涂层刀具，处理工艺完毕。改善涂层表面粗糙度，提高涂层表层硬度，使涂层表层产生残余压应力，显著提高涂层刀具寿命。

Description

一种涂层刀具后处理工艺
技术领域
本发明属于刀具加工制造领域，具体地涉及涂层刀具后处理工艺。
背景技术
在机械制造业中，虽然已有各种不同的零件成形工艺，但目前仍有90％以上的机械零件是通过切削加工制成。统计表明，目前80％以上的切削加工应用了涂层刀具。与未涂层刀具相比，涂层刀具可有效地降低切削加工时产生的热应力、切削力和刀具摩擦、磨损，显著提高刀具使用寿命和切削效率。
目前常用的涂层方法有物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition，PVD)法和化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition，CVD)法。PVD涂层是由靶材蒸发、气化变成微小颗粒沉积在基体表面而形成的。涂层表面大小不一的颗粒明显增大了涂层的表面粗糙度，进而对涂层面与工件作用时产生的摩擦阻力有重要影响。CVD涂层是在高温下，由挥发性化合物气体发生化学反应，沉积在基体表面而形成的。在电镜扫描图片观察发现，大晶粒周围有多条细小裂纹，这些细小裂纹在切削加工时极易扩展，最终导致涂层疲劳失效，因此需要对涂层刀具进行适当的后处理以提高切削性能。去除涂层表面的凸出颗粒，可改善涂层表面粗糙度以减小刀具摩擦、磨损，同时在涂层表面产生残余压应力以抑制细小裂纹的扩展。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，针对上述问题，提供了一种涂层刀具后处理工艺。通过对微喷砂后处理工艺的涂层刀具的涂层形貌、力学性能和刀具磨损等几个方面，优化工艺方法改善涂层表面粗糙度，提高涂层表层硬度，使涂层表层产生残余压应力，显著提高涂层刀具寿命。
为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种涂层刀具后处理工艺，其特征在于，包括以下步骤，a、使用喷嘴对涂层刀具表面进行微喷砂处理，在喷砂压强为0.2～0.4MPa和微喷砂持续时间为3～5s之间时，使涂层后刀具的寿命达到最大值；b、喷砂介质选择，在相同条件下，微喷砂处理后使用不同介质，获得表面粗糙度值不同的涂层刀具，处理工艺完毕。
优选的，a步骤中，在喷砂压强为0.2MPa、微喷砂持续时间为4s，且涂层刀具后刀面磨损量＝0.2mm时，切削次数达17万次，相对于处理前的12.2万次切削次数，提高近40％；在喷砂压强为0.4MPa时，切削次数达14.3万次。
优选的，a步骤中，微喷砂采用弹性橡皮球核体外周围面附着1微米金刚石微粉，既对刃口起到保护作用，又可以起到钝化抛光作用。
优选的，b步骤中，使用微喷砂，粗造度(RA)值达到0.04，而且去除了涂层表面大晶粒及金属液滴表面缺陷，表面的粗糙度一致性得到改善。
优选的，b步骤中，使用Al2O3的微粉，要加大压力才能抛的动液滴，这时候涂层的刃口已经变形。
与现有技术相比较，本发明具有如下的有益效果：
1、采用弹性橡皮球外面附着金刚石微粉，既对刃口起到保护作用，又可以起到钝化抛光作用，因为厚度的硬度很高，采用普通粉料无法起到抛光作用。
2.微喷砂后处理能有效提高涂层内屈服应力和残余压应力的水平，抑制微裂纹扩展，有效延缓涂层疲劳失效。
3.在本工艺的参数下，微喷砂后处理工艺能显著提高涂层刀具的耐磨性，提高3倍刀具寿命。
附图说明
图1为本发明涂层刀具后处理工艺的喷砂材料的示意图。
图2为本发明涂层刀具后处理工艺的喷砂嘴的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-2所示，一种涂层刀具后处理工艺，包括以下步骤，a、使用喷嘴3对涂层刀具4表面进行微喷砂处理，在喷砂压强为0.2～0.4MPa和微喷砂持续时间为3～5s之间时，使涂层后刀具的寿命达到最大值；喷嘴设置有压缩空气入口31和喷料入口32。
a步骤中，在喷砂压强为0.2MPa、微喷砂持续时间为4s，且涂层刀具后刀面磨损量(VB)＝0.2mm时，切削次数最多达17万次，相对于处理前的12.2万次切削次数，提高近40％；在喷砂压强为0.4MPa时，切削次数比喷砂压强为0.2MPa时有所降低，达14.3万次。
a步骤中，微喷砂采用弹性橡皮球核体1外周围面附着1微米金刚石微粉2，既对刃口起到保护作用，又可以起到钝化抛光作用，因为厚度的硬度很高，采用普通粉料无法起到抛光作用。
b、喷砂介质选择，在相同条件下，微喷砂处理后使用不同介质，获得表面粗糙度值不同的涂层刀具，处理工艺完毕。
b步骤中，使用微喷砂处理工艺，液滴去除比较多，保证刀具表面粗糙度，粗造度(RA)值达到0.04，而且去除了涂层表面大晶粒及金属液滴表面缺陷，表面的粗糙度一致性得到改善。
b步骤中，使用Al2O3的微粉，要加大压力才能抛的动液滴，这时候涂层的刃口已经变形，不适合参与后处理。
经过多次测试，涂层刀具在切削过程中的磨损行为更能直观衡量涂层刀具的寿命。
以上所述仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种涂层刀具后处理工艺，其特征在于，包括以下步骤，a、使用喷嘴对涂层刀具表面进行微喷砂处理，在喷砂压强为0.2～0.4MPa和微喷砂持续时间为3～5s之间时，使涂层后刀具的寿命达到最大值；b、喷砂介质选择，在相同条件下，微喷砂处理后使用不同介质，获得表面粗糙度值不同的涂层刀具，处理工艺完毕。
2.根据权利要求1所述涂层刀具后处理工艺，其特征在于，a步骤中，在喷砂压强为0.2MPa、微喷砂持续时间为4s，且涂层刀具后刀面磨损量＝0.2mm时，切削次数达17万次，相对于处理前的12.2万次切削次数，提高近40％；在喷砂压强为0.4MPa时，切削次数达14.3万次。
3.根据权利要求1所述涂层刀具后处理工艺，其特征在于，a步骤中，微喷砂采用弹性橡皮球核体外周围面附着1微米金刚石微粉，既对刃口起到保护作用，又可以起到钝化抛光作用。
4.根据权利要求1所述涂层刀具后处理工艺，其特征在于，b步骤中，使用微喷砂，粗造度值达到0.04，而且去除了涂层表面大晶粒及金属液滴表面缺陷，表面的粗糙度一致性得到改善。
5.根据权利要求1所述涂层刀具后处理工艺，其特征在于，b步骤中，使用Al2O3的微粉，要加大压力才能抛的动液滴。
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