工具表面改性處理

表面改性處理的目的是改善表面摩擦條件，從而有利於提高刀具壽命或加工效率，有利於提高刀具耐磨性，有利於降低摩擦熱，減少磨損。最常用的表面改性處理方法為材料的表面塗層。通過高硬度金屬的碳化物、氮化物和氧化物的複合化，可以調整單種化合物的性能，特別是在提高抗磨性、抗氧化磨損、擴散磨損和粘結磨損等的能力方面。當然，將其他材料引入表面(如通過注入法)也可以對材料的表面性能產生持久的影響。

切屑與工具之間的粘附機理除了機械性咬合，主要表現為摩擦。通過一種材料改性處理方法——在刀具表面沉積軟塗層—一可以有效改善摩擦性能。

此外還可以進行表面形貌方面的改性處理，如通過拋光或有目的的打毛(為了形成潤滑油槽)來實現。拋光是一種傳統的、通過機械方式來降低摩擦的方法,特別適用於不加潤滑劑到切削區的切削刀具，拋光在大多數情況下都是一種有效降低摩擦的方法。

周期性的表面結構可通過拋光加工形成。用平版印刷方法或激光也可獲得某種形狀的結構元素。與金屬板材加工相比，目前這些方法在切削加工中還不常見。該方法的一個理論依據是，微觀結構化可降低在切屑與工具之間的熱傳遞，並減少刀具的熱負荷。

PVD塗層的拋光

拋光工藝屬於表面形貌的改性處理。對磨削的或塗層的表面有各種不同的拋光方法。除了用於大批量零件的特魯瓦拋光法外，還有常用於刀具生產中的毛刷法和噴砂法。這些方法都不新穎，已在切削刀片生產中使用多年，如用於拋光CVD厚塗層的花椰菜狀表面結構。拋光過的切削刀片在切削6分鐘時間后顯示出非常均勻的磨損。而未拋光的刀片顯示出平行的微觀裂縫，這會導致磨損帶迅速變寬，並使刀具提前失效。

這些拋光方法現在也常常用於PVD塗層。如在一個PVD塗層的孔加工刀片表面上，可以看到在PVD ARC方法中被稱為「液滴」的結構。這些液滴的作用就象河床中的石頭，阻礙著切屑的排除進程，這在孔加工中特別不利。如果能使切屑快速並少摩擦地排除,那麼切屑和工具之間的接觸時間減少，向刀具傳遞的熱量也減少。不受阻礙的切屑排除使切削力更小，避免了切屑在鑽頭、銑刀槽中產生咬合和堵塞。拋光的質量取決於拋光方法的選擇和工藝參數的調節。

拋光工序的好處是明顯的，我們來看一個麻花鑽頭的例子。一台為終檢而開發的測量儀器，可測定切屑槽中的摩擦力。摩擦力的降低與表面狀況有關。拋光過的鑽頭槽摩擦係數只有未拋光的25%。處理過的鑽頭允許更高的切削用量和鑽孔深度。此外，更穩定的切屑排除還延長了刀具的壽命。

表面宏觀處理工藝

表面的拋光避免了可能對刀具性能產生不利影響的跑合效應。研究表明，整體硬質合金刀具在最初所作的10次鑽孔時都是處於「跑合」狀態，並且進給力幾乎都只有一半。拋光過的刀具顯示出非常好的如同沒有「跑合」的性能。為了保證刀具的性能，這種表面處理在乾式切削中是絕對必要的。但即使是在傳統的濕式切削中，通過適當的表面拋光也可顯著延長刀具壽命，使切削更加可靠。

磨削后的表面大多呈現一種具有典型磨削痕迹的周期性結構。如果立刻進行塗層，這種形狀就會保留下來。但是，由於會對錶面產生影響的工序如刃口倒圓(大多通過噴砂或刷拂進行)或塗層預處理都是必需的，因此必須進行磨削表面的改性處理。這些工序的正確進行可以產生有利的影響。沿切屑排出方向的橫向磨削痕迹會對切屑的排出產生不利影響，應當將它平整，獲得一種宏觀上光滑的表面。這樣預處理過的表面可以在塗層后再次進行拋光，這樣更為簡單和有效。