高硬钢专用丝锥的最优涂层

　　成量公司开发的高硬钢专用丝锥选取高钴高钒第三代粉末冶金高速钢为基体材料，参数设计采用负前角、增加铲磨量(后角)、增加芯厚、采用5槽型(如图1),热处理后的硬度可达70HRC，最后再赋予其高硬耐磨涂层。高硬钢丝锥通常用来加工硬度为48-52HR的高强度钢，所以选择合适的涂层是高硬钢丝锥提升性能的关键之一。
 

　　成量公司现有多种PVD涂层可供选择。考虑到高硬高强钢的加工难度较大，不建议采用TiN涂层。TiCN涂层(简称C涂层)具有较高的硬度(HV3200)，具有较好的抗磨粒磨损性能，同时具有较低的摩擦系数，非常适合丝锥攻丝排屑和润滑的情况。另选用F涂层和P涂层，以便与C涂层进行对比测试。三种涂层的性能(如表1)。涂层高硬钢丝锥外观(如图2)所示。
 

　　(图1) 高硬钢丝锥截面                         (图2) C涂层   P 涂层  F 涂层
 

　　C涂层外观呈蓝灰色，由三层结构组成，参见图3。TiN做为底层以提高涂层与基体的结合强度，中间为渐变过渡层以减小涂层应力，最外层是TiCN体层，总厚度1.5-3um。
 

(图3)C涂层结构
 

　　F涂层和P涂层两种涂层都是微合金化涂层，结构有三种：双层结构，多层结构和纳米多层结构。图4给出了P涂层的涂层结构电子显微镜截面，F涂层的结构与P涂层类似。
 

(图4)P涂层的涂层结构
 

　　对这几种不同涂层的高硬钢丝锥进行性能测试
 

　　切削条件：M12X1.25高硬钢丝锥，机床LGmazak，转速53r/min(线速度2m/min.)，被加工材料42CrMo, 49-51HRC, 盲孔，底孔直径10.75，深度25mm,攻丝深度20mm,冷却条件：油冷。
 

　　测试结果
 

　　
       测试结果果表明，F涂层和P涂层高硬钢丝锥切削扭矩较高切削阻力大，分别为28%和26%，对应的攻丝寿命为60%和100%;相比之下，C涂层的扭矩较低并稳定16%，并且寿命非常稳定均达到了130%。
 

　　所以在这种加工条件下，TiCN涂层是高硬钢丝锥的最优涂层。