难怪你的铣刀不耐用，来看看刀具涂层的作用与性能优化

金属切削必须满足对生产率和加工速度不断提高的要求。加工过程中的摩擦，工件和铣刀磨损是导致生产率下降的主要原因。根据德国摩擦学会的报告，在工业化国家中，仅由摩擦和磨损造成的损失每年就占社会产值的5％。

涂层可以改善刀具的摩擦和磨损性能，因此在切削中必不可少。多年来，表面处理技术提供商一直在开发定制化的涂层解决方案，以提高工具的耐磨性，加工效率和使用寿命。独特的挑战来自对以下四个要素的关注和优化：①刀具表面的涂前和涂后处理； ②涂层的料； ③涂层的结构； ④涂装刀具的综合加工技术。

工具磨损的来源

在切削过程中，刀具和工件材料之间的接触区域会出现一些磨损机理。例如，切屑和切削面之间的结合磨损，工件材料中的硬点引起的刀具的磨料磨损以及摩擦化学反应（由机械作用和高温引起的材料化学反应）引起的磨损。由于这些摩擦应力会降低刀具的切削力并缩短刀具的使用寿命，因此它们主要影响刀具的加工效率。

表面涂层可以减少摩擦的影响。同时，工具基础材料可以支撑涂层并吸收机械应力。摩擦系统性能的提高不仅可以提高生产率，而且可以节省材料并减少能耗。

涂层如何降低加工成本

在生产周期中，刀具寿命是重要的成本因素。其中，刀具寿命可以理解为机床在需要维护之前可以一直不断地加工的时长。刀具寿命越长，由于生产中断而导致的成本就越低，机床的维护工作量也就越少。

即使在高切削温度的情况下，涂层的使用也可以延长工具的寿命，从而大大降低了加工成本。此外，涂层还可减少对润滑剂的需求。这不仅降低了材料成本，而且还有助于保护环境。

涂前和涂后处理对生产率的影响

在现代切削加工中，刀具必须承受高压（> 2GPa），高温和持续的热应力。在涂覆刀具之前和涂层之后，必须对其进行相应的处理。

在涂层前，可以使用各种预处理方法为随后的涂层过程做准备，同时显着提高涂层的附着力。通过与涂层的共同作用，对刀具切削刃还可以提高切削速度和进给速度，并延长刀具的使用寿命。

涂层后处理在优化刀具方面也起着决定性的作用，尤其是防止形成积屑瘤而可能会导致过早磨损。

涂层注意事项和选择

对涂层性能的要求可能完全不同。在切削过程中切削刃温度非常高的加工条件下，涂层的耐热性变得极为重要。人们期望现代涂层材料还应具有以下特征：通过纳米结构层的设计得到微观韧性（可塑性），出色的高温性能，抗氧化性，高硬度。

对于高效刀具，最优化的涂层附着力和残余应力的合理分布是两个决定性因素。首先，需要考虑基础材料和涂层材料之间的相互作用。其次，涂层材料和加工材料之间的亲和力应尽可能小。通过采用适当的刀具几何形状并对涂层抛光，可以大大降低涂层与工件之间粘结的可能性。

除了涂层材料的化学成分外，涂层结构的变化还将显着改变涂层的性能。不同的工具性能取决于涂层微观结构中各种元素的分布。