絲錐表面處理

1、高速鋼絲錐表面處理加工技術(shù)分析摘要 現(xiàn)代高效絲錐加工如何適應(yīng)迅速發(fā)展的當(dāng)今世界,盡可能達到效率最高化、贏利最大 化、質(zhì)量最優(yōu)化,需要不斷在關(guān)鍵技術(shù)上進行改進及創(chuàng)新。本文介紹了氧化處理、氮化處理 以及復(fù)合表面處理技術(shù)在高速鋼絲錐中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢關(guān)鍵詞 機械加工 高速鋼 絲錐 表面處理技術(shù)一、引言絲錐是在與絲錐的導(dǎo)程相匹配的 進給下，在底孔上形成螺紋的工具。 （見附圖 1）而在絲錐加工中經(jīng)常會遇 到一些問題。如因為是孔的加工，所 以容屑槽空間受到限制，切屑容易堵 塞，不能調(diào)整尺寸，需要回轉(zhuǎn)和進給 的同步性，需要正傳和逆轉(zhuǎn)，尤其是 底孔的精度會嚴(yán)重影響絲錐的壽命。圖 1 絲錐各部的名稱 絲錐是內(nèi)

2、螺紋加工中不可或缺的 重要工具，無論是普通機床，還是先 進的數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC） 和柔性制造系統(tǒng)（FMC）,都在很大程 度上依靠絲錐才能完成內(nèi)螺紋的加 工。絲錐的發(fā)展對提高內(nèi)螺紋的生產(chǎn) 效率和加工質(zhì)量有直接的影響。材料、 結(jié)構(gòu)和幾何形狀是決定絲錐切削性能 的三要素，其中材料的性能起著關(guān)鍵 性作用。本文對高速鋼絲錐表面處理 技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢進行了 探討。高速鋼是一種加入了較多 W、 Mo、 Cr、 V 等合金元素的高合金工具 鋼，其含碳量為 0.7%0.15%（質(zhì)量分 數(shù)），具有良好的韌性和成形性，可用 于制造幾乎所有品種的刀具。但高速 鋼材質(zhì)的絲錐只能承受600C以下的

3、 切削溫度，切削速度也只 能達到（2025） m/min,故切削效率不夠高, 它對淬硬鋼和冷硬鑄鐵的加工也不能 勝任,且高速鋼絲錐還存在耐磨性、 耐熱性較差等缺陷。我公司制造的大 量零件,如橋殼、減殼、過橋箱、差 殼及平衡軸等都要進行較多的內(nèi)螺紋 加工,高速鋼絲錐已經(jīng)難以滿足我公 司內(nèi)螺紋加工對絲錐越來越高的要 求。因此我公司決定對使用的高速鋼 絲錐使用表面處理技術(shù),處理后的高 速鋼絲錐要求刃口鋒利、表面硬度高、 富有韌性、表面處理后變形要小。另 外,還要具有紅硬性和耐蝕性能,降 低零件加工后的粗糙度。二、表面處理的的種類及特征 高速鋼絲錐表面處理的目的是提 咼工具性能：耐磨耗性，即提咼表 面

4、硬度，防止磨耗?？谷壑?，即 防止被削材的熔著，燒傷。降低摩 擦系數(shù),即降低被削材的摩擦熱。而 我公司目前對高速鋼絲錐表面處理的 種類則有：1、 氧化處理：早在 20 世紀(jì) 60 年 代末氧化處理已經(jīng)開始應(yīng)用于高速鋼 材料，它兼?zhèn)淞穗婂儭⒄舭l(fā)鍍和濺射 鍍的優(yōu)點，其磨層致密均勻、附著強 度高、覆蓋能力強、無脆性、處理溫 度低，特別是可鍍難熔金屬及其化合 物，能成功地沉積多種超硬涂層。我 公司采用了高壓蒸汽法，表面處理后 形成（0.010.03） mm 的 Fe3O4 氧化膜 的處理層，減小了絲錐的摩擦系數(shù)， 增強了反熔著性，使得絲錐加工不銹 鋼、低碳鋼等易熔著的材料上的性能 得到大大提高。圖2氧

5、化處理（高壓蒸汽法）X10002、 氮化處理：20 世紀(jì) 70 年 代，等離子體滲氮技術(shù)開始應(yīng)用于高 速鋼材料。由于高速鋼含碳量高，滲 氮時容易形成相，所得滲層硬度雖 高，但較脆，刃口易崩裂。因此，最 好能得到Y(jié)相層或純擴散層，滲氮層 厚度最好控制在（0.030.05） mm。當(dāng) 滲氮時間在（10-30）min，溫度在（480500）C，合理控制爐內(nèi)氣氛和 壓力的情況下，獲得的滲層深度在 0.03mm 左右，硬度在（ 1130-1200） HV0.1 左右的無化合物層，此時高速 鋼絲錐使用效果較好，尤其是磨耗性 大的被削材，如鑄鐵。圖3氮化處理X4003、 復(fù)合表面處理：隨著生產(chǎn)效率 的提高，

6、單一的表面處理技術(shù)越來越 難以滿足絲錐的要求，符合表面處理 技術(shù)開始應(yīng)用于刀具的表面處理。SKH57高速鋼絲錐在450C進行等離 子滲氮30min，獲得0.04mm厚的擴散 層（沒有形成化合物），接著在同一反 應(yīng)室中進行 TiN 涂層，所得涂層與基 體的結(jié)合強度高于未經(jīng)滲氮處理的TiN涂層。經(jīng)過切削試驗證實，等離子 體滲氮與 TiN 涂層復(fù)合處理的工具性 能顯著優(yōu)于高能離子濺射 TiAlN 涂層 工具。常用的 TiN 涂層技術(shù)表面呈金 黃色，處理層（0.030.05） mm，表面 硬度達到2000 HV0.1，大大提高了絲 錐的耐磨耗性，防止熔著以及提高了 耐熱性，性能大大提高，尤其是易熔 著

7、及易磨耗的被切削材，如碳素鋼、 合金鋼、調(diào)質(zhì)鋼等材料。而常見的TiCN 涂層處理表面呈紫灰色， 處理層0.030.06） mm，表面硬度達到3000HV0.1,同樣大大提高了絲錐的耐磨耗 性，防止熔著以及提高了耐熱性，使 得絲錐的使用性能在碳素鋼、合金鋼、 調(diào)質(zhì)鋼等材料上得到很大的提高，但 仍需要針對不同的材料選用不同的涂 層技術(shù)。圖4 TiCN涂層處理X1000三、試驗我公司技術(shù)人員對于不同的表面 處理方式的絲錐進行了試驗驗證，以 確認(rèn)我公司絲錐在引用涂層技術(shù)后， 采用不同涂層技術(shù)的絲錐在相同的加 工狀態(tài)下的性能對比。試驗條件：絲錐：POT M12X1.5 被切削材： 16Mn 切削速度：

8、10m/min底孔直徑：（p 10.5攻絲長度：10mm （通孔）切削油：干式 試驗機床：立式加工中心 判定：折損30002000B woo無處理 氧化處理30002000B woo無處理 氧化處理TiN處理TiCN處理圖 4 絲錐加工數(shù)量直方圖從直方圖上可明顯看出，相同的 加工條件下，TiN涂層處理和TiCN涂 層處理的絲錐使用性能明顯優(yōu)于無處 理和氧化處理的絲錐。但仍需要專業(yè) 的技術(shù)人員去判斷，針對不同的加工 材料選用不同表面處理方式的絲錐。四、結(jié)論單一的表面處理技術(shù)和單一的表 面涂層越來越難以滿足目前高速、精 密切削等先進切削加工技術(shù)對絲錐提 出的要求，多涂層和復(fù)合表面處理技 術(shù)在絲錐表面處理方面表現(xiàn)出極大的 優(yōu)越性。絲錐表面處理開始采用復(fù)合 表面處理技術(shù)，實現(xiàn)成分、組織結(jié)構(gòu) 的梯度過度，獲得性能更好的涂層組 織，更高界面結(jié)合強度，在此基礎(chǔ)上 減少操作環(huán)節(jié)，降低成本