TiN涂层高速钢刀具的磨损特性及磨损规律

一、引言

TiN涂层高速钢刀具多为复杂刀具，在TiN涂层刀具磨损性能试验中，为便于观察，特按复杂刀具的角度设计制作了试验用刀片，将其安装在机夹式刀体上，在无级调速车床上进行耐磨性试验。刀片基体材料为W9Mo3Cr4V，常温硬度64～65HRC。刀片在美国多弧公司MAV－32型离子镀膜机上涂层，膜层厚度为2.4～3.1µm，显微硬度约为2000HV。在一定的切削条件下，用涂层刀具和未涂层刀具分别切削相同的工件，同时测量切削力和切削温度的数值，利用双管立体显微镜、光切法显微镜和扫描电镜等观察刀具各个部位的磨损形貌和磨损尺寸，然后对试验结果进行综合处理和分析。在实验室试验的基础上又进行了大量生产性观测，以验证试验分析的结论。

二、涂层刀具的磨损形态及磨损规律

涂层刀具和未涂层刀具一样，正常磨损发生在三个面上，即前刀面月牙洼磨损、后刀面磨损及副后刀面磨损，其中以前、后刀面磨损为主。

当切削速度较高或切削厚度较大时，月牙洼磨损一般较严重；当切削速度较低或切削厚度较小时，以后刀面磨损为主。图 1所示为典型的涂层刀具前、后刀面磨损形貌。从大量的照像观察中可看出涂层刀具磨损的一些特点。涂层刀具月牙洼的中心靠近切削刃，月牙洼边界参差不齐，当月牙洼宽度相等时，涂层刀具月牙洼的深度远大于未涂层刀具。涂层刀具后刀面磨损的主要特点是磨损带表面和切削平面不位于同一平面。涂层刀具在切削过程中产生了负后角磨损带或后刀面月牙洼磨损，观测结果表明，磨损带远离切削刃处的负后角约为 14°。