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铬基涂层的状况

2019-09-23 00:00480
常用刀具涂层——TiN(氮化钛)、TiCN(氮碳化钛)和TiAlN(氮化铝钛)，必然包含两个相同的字母‘Ti’(钛)。现在Balzers 公司推出了违背这一模式的涂层。 “Alcrona” 新涂层缩写为AlCrN，即氮化铝铬。这种铬基涂层取代钛基涂层。据Balzers技术总监Dennis Quinto博士所言，铬在这里的益处与另一个元素——铝有关。
AlCrN依赖于富铝TiAlN微观结构特征的优势。富铝TiAlN有时也叫AlTiN。后者在高速、高温铣、钻过程中表现良好，准确地说，是因为铝含量；铝促使涂层担当热屏障的角色。在切削过程中，铝能够促成氧化铝薄膜形成，对刀具起到保护作用。因此，AlTiN可以在高温条件下保持耐磨性高、摩擦系数低和导热性低的物理特性。使用其它涂层时，这些特性在高温下会劣化。为此，涂层开发者试图尽量提高配料中的铝含量。
不过，Quinto说这是有限度的。如果将过量的铝加入钛基氮化物，涂层的晶体结构最终要从立方点阵变成六角点阵。也就是说，变成一种特性较差的结构。

AlCrN是铬基涂层而不是钛基涂层，在切削过程可以特别有效地利用铝的物理特性保护刀具。
他说，铬的作用较好，可以保持较高的铝含量而使AlCrN结构保持不变，从而形成一种更好的涂层，这种涂层即使在许多干式的高速金加工用途中也比AlTiN好。
与其它涂层相比，新涂层的应用范围更广阔，有效地应用于灰铁、球铁、硬质合金钢、低碳合金钢以及宇航金属。但是没有任何涂层是万能的。AlTiN应用效果依然较好的一组金属是模具钢，这些材料切屑短，且硬度高而造成磨损。Alcrona在模具钢上的效果足够好，不过AlTiN更好。Quinto博士称，在切屑较长的韧性较大、难以切削的合金上，AlCrN新型涂层的效果势必好得多。

小知识：球头铣刀的基本数学公式

球头立铣刀是一种特殊刀具。由于它可以沿复杂的表面轮廓上下铣削，因此对模具车间及其他进行三维形状加工的车间而言，具有不可低估的价值。但是这种刀具却缺少其他刀具具有的能力：平面加工能力。
由于球头铣刀沿球面而不是沿直线轮廓进行切削，因此它具有一些独有的特征。其“有效直径”随着切削的深度不同而变化。此外，在相邻两刀中，刀具会在表面上留下凹坑，凹坑的高度依据两刀间跨越距离的不同而发生变化
用户可以通过选择正确的切削参数来控制这些特征。例如，在计算正确的转速值以获得特定表面英尺/分钟(sfm)的切削速度数值时，如果采用刀具的名义直径则是一个不正确的数值。相反，刀具切削所用的直径应由球头咬入量来确定的。为了计算该有效直径DEF，在下面的公式中要采用刀具直径D和轴向切削深度DOC：
然后用该直径进行转速计算，即：
DEFF=2[(D/2)2-(D/2-DOC)2]½
n(r/min)=(12×sfm)/(p×DEFF)
跨越距离=2[(D/2)2-(D/2-h)2]½
重要的结论是：在采用球头铣刀时，维持恒定sfm的唯一方式是，随着轴向切削深度发生变化而不断改变转速值。
其他切削深度——径向深度或者说跨越距离——会影响被加工表面的质量。跨越距离越大，各刀之间的凹坑高度就会越大。为了将该高度保持在特定极限以下，要用下面的公式来计算出正确的跨越距离。其中h为高峰的高度——单位为英寸，假定直径以英寸为单位——D为球头的全直径。
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