TiN涂層高速鋼刀具的磨損特性及磨損規律

一、引言

TiN涂層高速鋼刀具多為復雜刀具，在TiN涂層刀具磨損性能試驗中，為便于觀察，特按復雜刀具的角度設計制作了試驗用刀片，將其安裝在機夾式刀體上，在無級調速車床上進行耐磨性試驗。刀片基體材料為W9Mo3Cr4V，常溫硬度64～65HRC。刀片在美國多弧公司MAV－32型離子鍍膜機上涂層，膜層厚度為2.4～3.1µm，顯微硬度約為2000HV。在一定的切削條件下，用涂層刀具和未涂層刀具分別切削相同的工件，同時測量切削力和切削溫度的數值，利用雙管立體顯微鏡、光切法顯微鏡和掃描電鏡等觀察刀具各個部位的磨損形貌和磨損尺寸，然后對試驗結果進行綜合處理和分析。在實驗室試驗的基礎上又進行了大量生產性觀測，以驗證試驗分析的結論。

二、涂層刀具的磨損形態及磨損規律

涂層刀具和未涂層刀具一樣，正常磨損發生在三個面上，即前刀面月牙洼磨損、后刀面磨損及副后刀面磨損，其中以前、后刀面磨損為主。

當切削速度較高或切削厚度較大時，月牙洼磨損一般較嚴重；當切削速度較低或切削厚度較小時，以后刀面磨損為主。圖 1所示為典型的涂層刀具前、后刀面磨損形貌。從大量的照像觀察中可看出涂層刀具磨損的一些特點。涂層刀具月牙洼的中心靠近切削刃，月牙洼邊界參差不齊，當月牙洼寬度相等時，涂層刀具月牙洼的深度遠大于未涂層刀具。涂層刀具后刀面磨損的主要特點是磨損帶表面和切削平面不位于同一平面。涂層刀具在切削過程中產生了負后角磨損帶或后刀面月牙洼磨損，觀測結果表明，磨損帶遠離切削刃處的負后角約為 14°。