來源:機床網

 

硬質合金和高速鋼刀具的重磨和再塗層是目前常見的工藝。儘管刀具重磨或再塗層的價格僅為新刀具製造成本的一小部分,但卻能延長刀具壽命。重磨工藝是特殊刀具或價格昂貴刀具的典型處理方法。可進行重磨或再塗層的刀具包括鑽頭、銑刀、滾刀以及成形刀具等。

 

刀具的重磨

 

    在鑽頭或銑刀的重磨過程中,需要磨削切削刃以除去原塗層,因此所用砂輪必須具有足夠的硬度。重磨對切削刃的預處理是非常關鍵的,不僅要保證刀具重磨後原始切削刃的幾何形狀能被完全準確地保留,而且要求重磨對PVD塗層刀具必須是“安全”的。因此,必須避免不合理的磨削工藝(例如:高溫導致刀具表層受損的粗磨或幹磨)。

 

    塗層之前,可用化學方法去除原有的全部塗層。化學去除法常用於複雜刀具(如滾刀、拉刀),或多次複塗的刀具以及因塗層厚度而產生問題的刀具。化學去除塗層的方法通常僅限於高速鋼刀具,因為該方法會損害硬質合金基體:採用化學去除塗層法將從硬質合金基體上濾除鈷,導致基體表面疏鬆、產生氣孔以至難以進行再塗層。

 

    “化學去除法首選用於高速鋼硬塗層的腐蝕去除”巴爾查斯塗層公司的技術主管DennisQuinto先生指出。“由於硬質合金基體中含有與塗層中類似的化學成分,因此化學去除溶劑更容易損害硬質合金基體而不是高速鋼基體”。

 

    “刀具在塗層去除溶液中停留的時間是至關重要的”金星塗層公司的副總裁BillLangendorfer先生指出。“把刀具留在溶液中的時間越長,對刀具的腐蝕就越嚴重。儘管對高速鋼而言,腐蝕率要低得多,但當刀具上的原塗層被去除後仍應立即將刀具取出並進行清洗”。

 

    此外,還有一些適用於去除PVD塗層的具有專利的化學方法。在這些化學方法中塗層去除溶液與硬質合金基體僅有微小的化學反應,但目前這些方法尚未廣泛使用。另外,還有其他清洗塗層的方法,如鐳射加工、研磨噴砂等。化學去除法是最常用的方法,因為它可以提供良好的表面塗層去除一致性。

 

    目前典型的再塗層工藝是通過重磨工藝去除刀具原有塗層。

 

    再塗層的經濟性

 

    最常見的刀具塗層有TiNTiCTiAlN。其他超硬氮/碳化物的塗層也有應用,但不太普遍。PVD金剛石塗層刀具也可以進行重磨和再塗層。在再塗層過程中,刀具應被“保護”以避免臨界表面的損傷。

 

    常常有這種情況:用戶購買了未塗層的刀具後,在刀具需要重磨時再進行塗層,或在新刀具或重磨後的刀具上進行不同的塗層。

 

    BillLangendorfer先生說:“在很多情況下,我們去除刀具上的TiN塗層,重新塗上TiAlN塗層。因為用戶希望提高刀具的生產效率,而TiAlN塗層工具比TiN塗層工具切削速度更高、也更耐高溫。用戶常常希望可以從刀具製造商那裏獲得性能更好的新的塗層刀具,因此‘刀具製造商可能不得不重新開發一種帶有TiAlN塗層的新刀具’。但與重新開發這種新刀具相比,從舊刀具上去除TiN塗層並塗上TiAlN塗層所花的時間要短得多。”

 

再塗層的限制像一把刀具可以多次重磨一樣,刀具的切削刃也可以進行多次塗層。而“在已經重磨過的刀具表面獲得粘著性能良好的塗層是提高刀具性能的關鍵。”IonBondLLC公司國內銷售總監RobBokram先生指出。

 

    除切削刃以外,在刀具每次修磨時,刀具表面的其餘部分也許並不需要去除塗層或再塗層,這取決於刀具的類型以及加工中所使用的切削參數。滾刀和拉刀是進行再塗層時需去除所有原塗層的刀具,否則刀具性能將會降低。在應力導致的粘附問題變得突出之前,刀具可進行少量幾次再塗層而不需除去舊塗層。儘管PVD塗層具有有利於金屬切削的殘餘壓應力,但這種壓力會隨塗層厚度的增加而增大,並且在超過某個固定的限值後塗層將開始出現分層現象。在未去除舊塗層而進行再塗層時,刀具的外徑上就增加了一個厚度。對於鑽頭而言,就意味著所鑽的孔徑在變大。因此必須考慮塗層附加的厚度對刀具外徑的影響,同時還要考慮這二者對被加工孔徑尺寸公差的影響。

 

    一個鑽頭可在不去除舊塗層的情況下再塗層510次,但在此之後將面臨嚴重的誤差問題。Spec工具公司副總裁DennisKlein則認為:在±1μm的誤差範圍內,塗層厚度不會成為問題;但當誤差在0.50.1μm範圍內時,必須考慮塗層厚度帶來的影響。只要塗層厚度不成為問題,那麼再塗層、重磨的刀具完全可能比原來的性能更好。

 

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