[发明专利]一种经表面双色改性法处理的数控涂层刀片及其处理方法

说明书

本发明涉及金属加工中的涂层刀片改性处理技术领域，具体公开了一种经表面双色改性法处理的数控涂层刀片及其处理方法。该数控涂层刀片，包括数控刀片基体和刀片基体上的改性涂层，所述的改性涂层，包括里层的Al₂O₃+TiCN黑色涂层和外层的TiN黄色预涂层，经过表面双色改性处理而形成的双色改性涂层。所述的表面双色改性处理，是通过旋转工装夹具结合旋转湿喷砂改性工艺，改性清除涂层刀片的上下两个端面和周边所预涂的TiN黄色涂层，露出改性后的黑色涂层，只保留刀片孔内TiN黄色涂层，形成一种孔内为黄色，上下两个端面及周边为黑色的双色改性数控涂层刀片。这种经双色改性处理后的数控涂层刀片，显著提高了涂层刀片的切削性能，有效延长了涂层刀片的切削寿命。

技术领域

本发明属于金属加工中的涂层刀片改性处理技术领域，具体涉及一种经表面双色改性法处理的数控涂层刀片及其处理方法。

背景技术

数控涂层刀片具有硬度高、耐磨性好和耐热性强等特点，广泛应用于切削加工领域。面对难加工材料和难加工构件实现高效精密加工的需求，数控涂层刀片仍需进一步通过涂层后处理等方式提升切削性能。由于涂层与刀片基体之间的热膨胀差，在涂层中通常会产生热内应力，化学涂层刀片随涂层厚度的增加内应力也增大，内应力的增大会产生裂纹，有条条细小的裂纹，这些细小裂纹在切削加工时极易扩展，最终导致涂层疲劳失效，是刀具强度显著下降，刀刃容易产生剥落或崩缺，因此需要对该种数控涂层刀片进行一种特殊的后处理以提高切削性能。

常见的的涂层后处理改性方法很多，有通过对涂层刀片进行表面抛光工艺处理的、有通过平面湿喷砂对涂层刀片进行表面喷砂处理的，有通过金刚石砂轮磨削对涂层表面处理的。这些处理方法都能对涂层刀片切削性能起到一定的提升。

现有技术中已有较多的涂层刀片后处理技术的报道。例如，2018年度已公开的刘灿宇(山东大学机械工程学院)的硕士学位论文，该论文题目是《TiN/Al₂O₃/TiCN和Al₂O₃/TiCN涂层刀具湿式微喷砂后处理工艺》，其中公开了一种平面湿喷砂涂层后处理改性法，该方法是利用纯刚玉砂(Al₂O₃)作为溶剂，通过配比一定溶度的水砂比，作为喷砂介质，调节喷砂压力，调节喷枪X轴移动速度，调节已平面装夹的整板涂层刀片Y轴移动速度等工艺参数来处理涂层刀片表面，这种方法一定程度上有效地降低涂层表面的应力，并且提高涂层的表面光洁度及降低涂层表面的粗糙度，提高了刀片切削性能。这种后处理改性法只能针对表面为一般结构的Al₂O₃涂层刀片进行改性，且在喷砂过程中由于喷砂介质对涂层表面具有切削作用，原有的Al₂O₃涂层厚度会不断减少，易导致刀片基体外露，破坏了涂层的热障功能，降低了刀片的耐磨性，严重恶化了刀片的切削性能，从而导致刀片寿命锐减。

又如，现有专利技术中，公开号为CN102554796A的发明专利申请，公开了一种《表面包覆切削刀片的制造方法》，该发明所述的表面包覆切削刀片的制造方法，是借助可绕轴线旋转的一对旋转轴夹入并保持表面包覆切削刀片，边使其绕上述轴线旋转，边借助至少一个喷枪向上述表面包覆切削刀片的表面喷射研磨液，来进行湿喷砂。这种制造方法要求加工设备机构较复杂且设备采购制造费用高，在装夹过程中需要定位精准才能夹持住切削刀片，并且只能一片一片进行装夹加工，且在加工过程中需要多轴旋转才能完成所有加工面的加工工作，存在加工效率低，单片加工成本高。其喷砂介质的选用存在对涂层表面清除效率低。当面对一种前端面比后端面大且为沉孔的正角切削刀片需要进行加工处理时，存在着保留表面包覆涂层余量不一致的情况，显著影响了美观。