[发明专利]一种基于金属陶瓷的耐超高温切削刀具

说明书

本发明涉及一种基于金属陶瓷的耐超高温切削刀具，所述刀具包括刀体和在所述刀体一面的多个切削齿；所述刀体和所述切削齿的表面覆盖多层的涂覆层；所述涂覆层包括第一粘结层、第二粘结层和外涂层；其中所述第一粘结层主要作为基础加强以及提高其余涂层粘结程度，所述第二粘结层用于进一步提高所述刀具的表面硬度；所述外涂层用于加强切削时的导热性能以及提高表面的抗氧化性，进一步包括对所述刀具的切削刃区域进行激光冲击强化，提高了切削刃的持续工作寿命。

技术领域

本发明涉及加工设备领域。具体而言，涉及一种基于金属陶瓷的耐超高温切削刀具。

背景技术

现代制造业随着产量要求、质量要求的提高，对机械加工切削的制造设备出了越来越高的要求。当中对刀具的性能的要求亦随之提高，其中包括刀具的耐磨性能、热稳定性能、抗氧化性能等等。由此，各类带涂层硬质合金的刀具以及生产该类刀具的解决方案相继被提出并应用。其中包括各类纳米材料复合结构进行多涂层、复合涂层等方法，用于提高刀具的物性和化学性能。

查阅相关地已公开技术方案，公开号为CN101746101B的技术方案提出一种软硬复合涂层刀具及其制备方法，该刀具采用中频磁控沉积和多弧离子镀膜方法制备MoS₂和ZrN的复合涂层刀具，用于降低刀具的摩擦系数同时提高刀具的硬度；公开号为CN215919184的技术方案提出以包括有防水层、耐高温层、防腐蚀层、耐磨层、第一保护层和第二保护层的一种铣刀，用于提高铣刀的加工使用寿命；公开号为WO2020015862A1的技术方案提出一种成型滚刀，通过设计刃口的角度和在刃口是设置耐磨性的涂层，增加了加工时的耐磨度以及加工精度。以上技术方案对于目前的高硬度材料的加工，尚有可以提升的空间，包括可以进一步提高刀具有耐热性能，从而实现更高的加工速度以及减少刀具因过热从而产生的机械失效。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于金属陶瓷的耐超高温切削刀具，所述刀具包括刀体和在所述刀体一面的多个切削齿；所述刀体和所述切削齿的表面覆盖多层的涂覆层；所述涂覆层包括第一粘结层、第二粘结层和外涂层；其中所述第一粘结层主要作为基础加强以及提高其余涂层粘结程度，所述第二粘结层用于进一步提高所述刀具的表面硬度；所述外涂层用于加强切削时的导热性能以及提高表面的抗氧化性，进一步包括对所述刀具的切削刃区域进行激光冲击强化，提高切削刃的持续工作寿命。

本发明采用如下技术方案：

一种基于金属陶瓷的耐超高温切削刀具，所述刀具包括刀体和所述刀体表面的多个切削齿；所述刀体和所述切削齿为一体式结构；在所述刀体和所述切削齿表面覆盖涂覆层；所述涂覆层使用多层涂覆工艺制作，包括第一粘结层、第二粘结层和外涂层；

所述第一粘结层的材质为TiAlCrN的复合金属陶瓷材质，其中该材质的化学组成表达式为Ti_xAl_yCr_1-x-yN,其中x为该复合金属陶瓷材质的Ti元素的原子比，y为复合金属陶瓷材质的Al元素的原子比，并且满足0.5≤x≤0.6，0.25≤y≤0.35；

所述第二粘结层的材质为TiCN；

所述外涂层的材质为Al₂O₃和石墨烯的复合材料；

其中，将所述切削齿的包络线向所述切削齿的前刀面、侧刃后刀面、顶刃后刀面的部分沿伸范围设为刀刃强化区；所述刀刃强化区以所述切削齿的包络线向前刀面内沿伸的距离为m，其中：

m＝P₁·h_ig，式1；

式1中，P₁为前刀面延伸系数，优选值为0.08至0.1；h_ig为齿根高；

并且，以所述切削齿的包络线向侧刃后刀面、顶刃后刀面内沿伸的距离为v，其中：

v＝P₂·K，式2；