[實(shí)用新型]一種航空葉片切削刀具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520505907.3
• 申請日: 2015-07-13
• 公開（公告）號: CN204867476U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉丁;金文俊
• 申請（專利權(quán)）人: 金文俊
• 主分類號: B23B27/14
• 分類號: B23B27/14
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所 32211
• 代理人: 何學(xué)成

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及切削刀具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種航空葉片切削刀具。

背景技術(shù)

航空葉片加工對機(jī)床和刀具要求較高，是現(xiàn)在機(jī)械加工行業(yè)典型的難加工零部件，其形狀復(fù)雜，材料難加工且其制造精度要求高，根據(jù)其工藝特性需要配備若干刀具和多道工序進(jìn)行加工，且不能保證很好的精度和輪廓度，造成很多產(chǎn)品報廢，工作效率不高，產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，在加工中頻繁換刀。

造成頻繁換刀與加工精度不高的原因很大一部分在于，現(xiàn)有的用于切削加工航空葉片的專用刀具的耐磨性和抗氧化性低，在高度的切削中刀具磨損較大，排屑不順暢，將低加工的精度。切削加工刀具磨損分為三個階段：1)初期磨損階段：此階段磨損較快，這是因?yàn)樾履ズ玫牡毒弑砻娲嬖谖⒂^粗糙度，且刀刃比較鋒利，刀具與工件實(shí)際接觸面積較小，壓應(yīng)力較大，使后刀面很快出現(xiàn)磨損帶；2)正常磨損階段：此階段磨損速度減慢，磨損量隨時間的增加均勻增加，切削穩(wěn)定，是刀具的有效工作階段；3)急劇磨損階段：刀具經(jīng)過正常磨損階段后已經(jīng)變鈍，如繼續(xù)切削，溫度將劇增，切削力增大，刀具磨損急劇增加，在此階段，既不能保證加工質(zhì)量，刀具材料消耗也多，甚至崩刃而完全喪失切削能力。

為解決這一問題，目前采用的辦法是，在切削刀具表面沉積一層高耐磨性和抗氧化性涂層，以大幅提高刀具的使用壽命并且滿足高速、高效等惡劣加工條件需要。而TiAlN涂層及其多層涂層由于具有良好的硬度和抗氧化性能及綜合使用性能，是目前應(yīng)用較為廣泛的涂層材料。近年來，一些新研究表明在TiAlN涂層體系中添加如Si、Zr、Cr、Nb、Ta、W、B等元素還可以進(jìn)一步提升涂層的硬度或抗氧化性能。在Ti-Al-N涂層中加入Si元素形成的由非晶的Si3N4相包裹TiAlN納米晶粒的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)在改善Ti-Al-N涂層的抗氧化性能和熱穩(wěn)定性的同時還表現(xiàn)出超硬效應(yīng)，從而受到刀具涂層研究人員的廣泛關(guān)注，并逐漸在工業(yè)上得到應(yīng)用。然而此類硬質(zhì)涂層由于與加工材料的摩擦系數(shù)較高，增大了切削阻力和刀具表面粘屑程度，在一些對表面質(zhì)量要求很高的加工領(lǐng)域及密閉加工環(huán)境，以及對潤滑和排屑要求較高的場合存在一定的使用缺陷。而且現(xiàn)有的TiAlN涂層其沉積的方式過于簡單，造成刀具在切削加工中的正常磨損階段涂層消耗嚴(yán)重，雖然起到減緩刀具磨損的作用，但是正常磨損階段的使用時間較為短暫，最終影響其切削應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述缺陷，提供一種航空葉片切削刀具，涂層沉積方式獨(dú)特，結(jié)合性好，大大提高耐磨損性能、抗沖擊性能、抗氧化性能的同時，具有較好的切削潤滑能力，提高了排屑性能。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下：

一種航空葉片切削刀具，包括刀具基體和沉積于刀具基體上的復(fù)合涂層，所述的復(fù)合涂層包括交替沉積的TiAlCrN層與TiAlSiN層，TiAlCrN層與TiAlSiN層以波浪型結(jié)構(gòu)交替沉積，TiAlCrN層與TiAlSiN層之間還沉積有粉末涂層，TiAlCrN層處于TiAlSiN層的內(nèi)側(cè)，TiAlCrN層具有較好的高溫抗氧化能力，能夠阻礙切削時的高溫向刀具基體傳遞，保護(hù)刀具基體，TiAlSiN層具有較為優(yōu)良的耐磨性與抗沖擊性能，由于復(fù)合涂層以波浪型結(jié)構(gòu)沉積，兩種層面交錯，在切削時，幾乎同時被消耗，TiAlCrN層處于TiAlSiN層的內(nèi)側(cè)，TiAlCrN層阻礙切削時的溫度向刀具基體傳遞，提高了抗氧化性，結(jié)合TiAlSiN層大大提高了耐磨性與抗沖擊性，兩者間的粉末層在切削時同時被消耗，提高切削時的潤滑性，加速切屑排出，大大提高切削質(zhì)量與切削精度，粉末涂層的粉末由陶瓷與石墨的混合組成，混合粉末中石墨量占混合粉末的0.1％-0.3％，在切削時起潤滑作用，提高耐磨性，促使排屑。

進(jìn)一步的，復(fù)合涂層的各個層面的波峰與波谷位置對應(yīng)一致，各層面的波峰最高點(diǎn)與波谷最高點(diǎn)分別對應(yīng)一致。

進(jìn)一步的，復(fù)合涂層的各個層面的波峰與波谷位置對應(yīng)不一致，各層面的波峰最高點(diǎn)與波谷最高點(diǎn)分別對應(yīng)不一致。

進(jìn)一步的，所述的TiAlSiN層單層厚度為45nm-55nm。

進(jìn)一步的，所述的TiAlCrN層單層厚度為45nm-55nm。

再進(jìn)一步的，所述的粉末涂層厚度為15nm-20nm。

再進(jìn)一步的，所述的復(fù)合涂層總厚度為1.5um-10um。