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數控刀具的重磨與再涂層
閱讀：2753 發布時間：2012-1-12
硬質合金和高速鋼刀具的重磨和再涂層是目前常見的工藝。盡管刀具重磨或再涂層的價格僅為新刀具制造成本的一小部分，但卻能延長刀具壽命。重磨工藝是特殊刀具或價格昂貴刀具的典型處理方法。可進行重磨或再涂層的刀具包括鉆頭、銑刀、滾刀以及成形刀具等。
刀具的重磨
在滾刀或銑刀的重磨過程中，需要磨削切削刃以除去原涂層，因此所用砂輪必須具有足夠的硬度。重磨對切削刃的預處理是非常關鍵的，不僅要保證刀具重磨后原始切削刃的幾何形狀能被*準確地保留，而且要求重磨對PVD涂層刀具必須是“安全”的。因此，必須避免不合理的磨削工藝（例如：高溫導致刀具表層受損的粗磨或干磨）。
涂層之前，可用化學方法去除原有的全部涂層。化學去除法常用于復雜刀具（如滾刀、拉刀），或多次復涂的刀具以及因涂層厚度而產生問題的刀具。化學去除涂層的方法通常于高速鋼刀具，因為該方法會損害硬質合金基體：采用化學去除涂層法將從硬質合金基體上濾除鈷，導致基體表面疏松、產生氣孔以至難以進行再涂層。
“化學去除法用于高速鋼硬涂層的腐蝕去除”巴爾查斯涂層公司的技術主管DennisQuinto指出。“由于硬質合金基體中含有與涂層中類似的化學成分，因此化學去除溶劑更容易損害硬質合金基體而不是高速鋼基體”。
“刀具在涂層去除溶液中停留的時間是至關重要的”金星涂層公司的副總裁BillLangendorfer指出。“把刀具留在溶液中的時間越長，對刀具的腐蝕就越嚴重。盡管對高速鋼而言，腐蝕率要低得多，但當刀具上的原涂層被去除后仍應立即將刀具取出并進行清洗”。
此外，還有一些適用于去除PVD涂層的具有的化學方法。在這些化學方法中涂層去除溶液與硬質合金基體僅有微小的化學反應，但目前這些方法尚未廣泛使用。另外，還有其它清洗涂層的方法，如激光加工、研磨噴砂等。化學去除法是zui常用的方法，因為它可以提供良好的表面涂層去除一致性。
目前典型的再涂層工藝是通過重磨工藝去除刀具原有涂層。
再涂層的經濟性
zui常見的刀具涂層有TiN、TiC和TiAlN。其它超硬氮/碳化物的涂層也有應用，但不太普遍。PVD金剛石涂層刀具也可以進行重磨和再涂層。在再涂層過程中，刀具應被“保護”以避免臨界表面的損傷。
常常有這種情況：用戶購買了未涂層的刀具后，在刀具需要重磨時再進行涂層，或在新刀具或重磨后的刀具上進行不同的涂層。
BillLangendorfer說：“在很多情況下，我們去除刀具上的TiN涂層，重新涂上TiAlN涂層。因為用戶希望提高刀具的生產效率，而TiAlN涂層工具比TiN涂層工具切削速度更高、也更耐高溫。用戶常常希望可以從刀具制造商那里獲得性能更好的新的涂層刀具，因此‘刀具制造商可能不得不重新開發一種帶有TiAlN涂層的新刀具’。但與重新開發這種新刀具相比，從舊刀具上去除TiN涂層并涂上TiAlN涂層所花的時間要短得多。”
再涂層的限制像一把刀具可以多次重磨一樣，刀具的切削刃也可以進行多次涂層。而“在已經重磨過的刀具表面獲得粘著性能良好的涂層是提高刀具性能的關鍵。”IonBondLLC公司國內銷售總監RobBokram指出。
除切削刃以外，在刀具每次修磨時，刀具表面的其余部分也許并不需要去除涂層或再涂層，這取決于刀具的類型以及加工中所使用的切削參數。滾刀和拉刀是進行再涂層時需去除所有原涂層的刀具，否則刀具性能將會降低。在應力導致的粘附問題變得突出之前，刀具可進行少量幾次再涂層而不需除去舊涂層。盡管PVD涂層具有有利于金屬切削的殘余壓應力，但這種壓力會隨涂層厚度的增加而增大，并且在超過某個固定的限值后涂層將開始出現分層現象。在未去除舊涂層而進行再涂層時，刀具的外徑上就增加了一個厚度。對于鉆頭而言，就意味著所鉆的孔徑在變大。因此必須考慮涂層附加的厚度對刀具外徑的影響，同時還要考慮這二者對被加工孔徑尺寸公差的影響。
一個鉆頭可在不去除舊涂層的情況下再涂層5～10次，但在此之后將面臨嚴重的誤差問題。Spec工具公司副總裁DennisKlein則認為：在±1μm的誤差范圍內，涂層厚度不會成為問題；但當誤差在0.5～0.1μm范圍內時，必須考慮涂層厚度帶來的影響。只要涂層厚度不成為問題，那么再涂層、重磨的刀具*可能比原來的性能更好。
刀具的重磨
在滾刀或銑刀的重磨過程中，需要磨削切削刃以除去原涂層，因此所用砂輪必須具有足夠的硬度。重磨對切削刃的預處理是非常關鍵的，不僅要保證刀具重磨后原始切削刃的幾何形狀能被*準確地保留，而且要求重磨對PVD涂層刀具必須是“安全”的。因此，必須避免不合理的磨削工藝（例如：高溫導致刀具表層受損的粗磨或干磨）。
涂層之前，可用化學方法去除原有的全部涂層。化學去除法常用于復雜刀具（如滾刀、拉刀），或多次復涂的刀具以及因涂層厚度而產生問題的刀具。化學去除涂層的方法通常于高速鋼刀具，因為該方法會損害硬質合金基體：采用化學去除涂層法將從硬質合金基體上濾除鈷，導致基體表面疏松、產生氣孔以至難以進行再涂層。
“化學去除法用于高速鋼硬涂層的腐蝕去除”巴爾查斯涂層公司的技術主管DennisQuinto指出。“由于硬質合金基體中含有與涂層中類似的化學成分，因此化學去除溶劑更容易損害硬質合金基體而不是高速鋼基體”。
“刀具在涂層去除溶液中停留的時間是至關重要的”金星涂層公司的副總裁BillLangendorfer指出。“把刀具留在溶液中的時間越長，對刀具的腐蝕就越嚴重。盡管對高速鋼而言，腐蝕率要低得多，但當刀具上的原涂層被去除后仍應立即將刀具取出并進行清洗”。
此外，還有一些適用于去除PVD涂層的具有的化學方法。在這些化學方法中涂層去除溶液與硬質合金基體僅有微小的化學反應，但目前這些方法尚未廣泛使用。另外，還有其它清洗涂層的方法，如激光加工、研磨噴砂等。化學去除法是zui常用的方法，因為它可以提供良好的表面涂層去除一致性。
目前典型的再涂層工藝是通過重磨工藝去除刀具原有涂層。
再涂層的經濟性
zui常見的刀具涂層有TiN、TiC和TiAlN。其它超硬氮/碳化物的涂層也有應用，但不太普遍。PVD金剛石涂層刀具也可以進行重磨和再涂層。在再涂層過程中，刀具應被“保護”以避免臨界表面的損傷。
常常有這種情況：用戶購買了未涂層的刀具后，在刀具需要重磨時再進行涂層，或在新刀具或重磨后的刀具上進行不同的涂層。
BillLangendorfer說：“在很多情況下，我們去除刀具上的TiN涂層，重新涂上TiAlN涂層。因為用戶希望提高刀具的生產效率，而TiAlN涂層工具比TiN涂層工具切削速度更高、也更耐高溫。用戶常常希望可以從刀具制造商那里獲得性能更好的新的涂層刀具，因此‘刀具制造商可能不得不重新開發一種帶有TiAlN涂層的新刀具’。但與重新開發這種新刀具相比，從舊刀具上去除TiN涂層并涂上TiAlN涂層所花的時間要短得多。”
再涂層的限制像一把刀具可以多次重磨一樣，刀具的切削刃也可以進行多次涂層。而“在已經重磨過的刀具表面獲得粘著性能良好的涂層是提高刀具性能的關鍵。”IonBondLLC公司國內銷售總監RobBokram指出。
除切削刃以外，在刀具每次修磨時，刀具表面的其余部分也許并不需要去除涂層或再涂層，這取決于刀具的類型以及加工中所使用的切削參數。滾刀和拉刀是進行再涂層時需去除所有原涂層的刀具，否則刀具性能將會降低。在應力導致的粘附問題變得突出之前，刀具可進行少量幾次再涂層而不需除去舊涂層。盡管PVD涂層具有有利于金屬切削的殘余壓應力，但這種壓力會隨涂層厚度的增加而增大，并且在超過某個固定的限值后涂層將開始出現分層現象。在未去除舊涂層而進行再涂層時，刀具的外徑上就增加了一個厚度。對于鉆頭而言，就意味著所鉆的孔徑在變大。因此必須考慮涂層附加的厚度對刀具外徑的影響，同時還要考慮這二者對被加工孔徑尺寸公差的影響。
一個鉆頭可在不去除舊涂層的情況下再涂層5～10次，但在此之后將面臨嚴重的誤差問題。Spec工具公司副總裁DennisKlein則認為：在±1μm的誤差范圍內，涂層厚度不會成為問題；但當誤差在0.5～0.1μm范圍內時，必須考慮涂層厚度帶來的影響。只要涂層厚度不成為問題，那么再涂層、重磨的刀具*可能比原來的性能更好。