如圖，一束波λ照射空間任意兩陣點A、B， 則産生散射，在空間某方向總有幹涉加強的波程差：δ=nλ (n=0，1，2，……) 相差： φ=n2π
波陣面： 若δ=AM-BM=nλ 或 φ=
幹涉加強
若δ=（2n+1）λ 或 φ=（2n+1）π 削弱爲0, 幹涉加強——即衍射.
第一節布拉格方程
在推導布拉格方程之前，把晶體看作由許多平行的原子面堆積而成，衍射線看作是原子面對入射線的反射，即X-ray照射到的原子面中所有原子的散射波在原子面反射方向上的相位是相同的，是幹涉加強的方向。假定在參與散射的晶體中：
①晶面完整、平直
②入射線平行，且爲單色X-ray（波長一定）
1.1布拉格定律的推證
如前所述，當X射線照射到晶體上時，各原子周圍的電子将産生相幹散射和非相幹散射，相幹散射線會産生幹涉，在相鄰散射波波程差爲波長整數倍的方向上，将出現X-ray衍射線。
圖2-1 布拉格反射
1.1.1 一層原子面上散射X-ray的幹涉
如圖2-1，X-ray以θ角入射到原子面A并以β角散射時，相距爲a的任意兩原子P、K的散射X射線的光程差爲：
δ=QK-PR=a(cosθ-cosβ) (1)
當δ=nλ時，在β方向幹涉加強
假定原子面上所有原子的散射線同位相，即δ=0，則a(cosθ-cosβ)=0，θ=β
即當入射線與散射角相等時，一層原子面上所有散射波幹涉加強。與可見光的反向定律相類似，X-ray從一層原子面呈鏡面反射的方向，就是散射線幹涉加強的方向：即一層原子面對X-ray的衍射在形式上可看成原子面對入射線的反射。
1.1.2 相鄰原子面的散射波的幹涉
因X-ray具有強的穿透力，晶體的散射線來自若幹層原子面，除同一層原子面的散射線互相
幹涉外，各原子面的散射線之間還要互相幹涉。
如圖示-1，一束波長λ的X-ray，射到面間距爲d的A，B晶面上，當滿足2dsinθ=nλ時，産生衍射。
1-1`和2-2`的波程差：δ=ML+LN=2dsinθ
若 δ=nλ 則相鄰原子面散射波幹涉加強——産生衍射
即 2dsinθ=nλ（n=0,1,2,3, …) 此即布拉格方程
方程中：d ——晶面間距； θ ——掠射角或布拉格角（半衍射角）
λ——入射線波長 2θ——衍射角；
n ——爲整數，稱反射級數
1.2布拉格方程的讨論
1.2.1 選擇反射
X-ray在晶體中的衍射，實質上是晶體中各原子相幹散射波之間互相幹涉的結果。一束可見光以任意角度投射到鏡面上時都可以産生反射，不受條件限制。
X-ray從原子面的反射是有選擇地，其選擇條件爲布拉格方程
1.2.2 産生衍射的限制條件
由2dsinθ=nλ ， 因sinθ≤1
考慮n=1（即1級反射）的情況，有 ——即能産生衍射的限制條件
它說明：波長λ的 X-ray 照射晶體時，隻有面間距
的晶面才能産生衍射。
1.2.3 幹涉面和幹涉指數
在上述布拉格方程中，對一定的d、λ，當n不同時，θ不同， 所以不能求出d
由此引入實用布拉格方程。
2dhklsinθ=nλ 令，H=nh, K=nk, L=nl
得 2dHKLsinθ=λ
這樣，由（hkl）晶面的n級反射，可以看成由面間距爲的（HKL）晶面的1級反射，且（hkl）∥（HKL）
面間距爲dHKL的晶面不一定是晶體中的原子面，而是爲了簡化布拉格公式而引入的反射面——稱爲幹涉面。
（HKL）——稱幹涉指數。可能有公約數n的晶面指數——廣義晶面指數。
有 2dsinθ=λ ——實用布拉格方程
即：H=nh K=nk L=nl
1.2.4 衍射線方向與晶體結構的關系
由2dsinθ=λ 有波長λ一定時，則θ是d的函數
将上述立方、斜方晶系的面間距公式代入布拉格公式，平方，得：
第二節衍射矢量方程
圖2-2 衍射矢量平行于反射晶面法線
設入射角θ，滿足布拉格方程，P爲原子面（HKL），N爲法線，入射線方向用單位矢量S0表示，衍射線方向用單位矢量S表示，則S-S0稱衍射矢量
︱S0︱=︱S︱=1 ——即S0、S爲單位矢量
則△ABC爲等腰矢量△，BC⊥AD
有 ——衍射矢量方程
第三節厄瓦爾德（Ewald）作圖
3.1原理
衍射矢量方程可以用等腰矢量三角形表達，它表明入射線方向、衍射線方向和倒易矢量之間的幾何關系。這種關系說明：要使（HKL）晶面發生反射，入射線必須沿一定方向入射，以保證反射線方向的矢量端點恰好落在倒易矢量的端點上，即的端點應落在HKL倒易點上。
由于晶體中存在各種方位和各種面間距的晶面，因此當入射線沿一定方位入射時，可能同時有若幹束衍射線發生，則可用厄瓦爾德圖解法求衍射線束的方向。
設有n族面符合反射條件，則可作n個衍射矢量三角形，該三有形以C爲頂點，爲一公共邊，各自的倒易陣點至C≡，它們構成一個球面，稱厄瓦爾德球或反射球。
3.2
作圖
若球面與倒易點P相交，連OP1則有
因OO*=OP1=，故△OO*P爲與衍射矢量方程圖解等效的等腰矢量三角形，OP1是一衍射線方向。
同理，P2是落在反射球面上的另一倒易點，OP2是另一衍射線方向。
由此可見，當X-ray沿OO*方向入射，所有能發生反射的晶面，其倒易點都應落在以O爲球心，以1/λ爲半徑的球面上，即在球面上的倒易陣點可以反射，不在球面上的倒易陣點一定不可反射，從球心O指向倒易點的方向是相應晶面反射線的方向。
以上求衍射線方向的作圖法稱厄瓦爾德圖解。
第四節勞埃方程組由衍射矢量方程：
勞埃方程組由衍射矢量方程推出，也表明了特定平面組能否反射的必要條件——即在晶體中如果有衍射現象發生，則上述三個方程必須同時滿足，即三個方向的衍射圓錐面必須同時交于一直線，該直線的方向即爲衍射線束的方向。
勞埃方程組典定了X-ray衍射的理論基礎。
第一節 一個電子對X射線的散射
求P點處電子相幹散射波強度Ie，如圖，
電磁波的電場強度E0⊥傳播方向。
由經典電動力學理論知，電子在P點處散射波的電場強度（振幅）爲：
在電磁波的電場作用下，P點處散射強度：
上式稱湯姆遜公式
第二節一個原子的散射
一束X射線照射一個原子，使原子中所有電子和原子核産生受迫振動，因原子核質量遠遠大于電子質量，因此原子核振動不可察覺，忽略不計。所以原子散射指原子系統中所有電子對X-ray的散射。
一般所用X-ray波長與原子直徑同一數量級，因此不能認爲所有電子集中在一點，它們的散射波之間存在一位相差，如圖：
假定：原子内包含Z個電子，在空間瞬時分布情況用矢量表示。
整個原子散射波振幅的瞬時值爲：
第三節 一個晶胞的散射
3.1結構因子公式的推導
如圖：A爲晶胞内任一原子核j，坐标矢量
O爲晶胞角頂原子，取爲坐标原點
則：兩原子散射波程差
相位差
當滿足幹涉條件時： ——衍射矢量方程
若晶胞内n個原子，原子散射因子分别爲f1、f2、…fj、…fn；
各原子散射波與入射波的位相差φ1、φ2、…φj…φn；
則n個原子散射的合成振幅也即晶胞的散射振幅。
某個晶面的結構因子爲零，則衍射強度爲零
3.2結構因子與系統消光
複雜點陣或複雜結構基元，會造成某些（HKL）面産生消光，即F=0 I=0
雖然這些方向仍滿足衍射條件，但由于I=0而觀察不以衍射線
∴産生衍射的充分必要條件：布拉格方程和FHKL≠0
由于FHKL＝0而使衍射線消失的現象稱爲系統消光，
它分爲：點陣消光 結構消光
3.2.1 簡單點陣的系統消光
在簡單點陣中，每個陣胞中隻包含一個原子，其坐标爲000，原子散射因子爲fa
根據(4-12)式得：
在簡單點陣的情況下，FHKL不受HKL的影響，即HKL爲任意整數時，都能産生衍射
3.2.2 底心點陣的系統消光
每個晶胞中有2個同類原子，其坐标分别爲000和1/2 1/2 0，原子散射因子相同，都爲fa
當H+K爲偶數時，即H，K全爲奇數或全爲偶數：
當H+K爲奇數時，即H、K中有一個奇數和一個偶數：
即在底心點陣中，FHKL不受L的影響，隻有當H、K全爲奇數或全爲偶數時才能産生衍射
3.2.3 體心點陣的系統消光
每個晶胞中有2個同類原子，其坐标爲000和1/2 1/2 1/2 ，其原子散射因子相同
當H+K+L爲偶數時， FHKL＝2
當H+K+L爲奇數時，
在體心點陣中，隻有當H+K+L爲偶數時才能産生衍射
3.2.4 面心點陣
每個晶胞中有4個同類原子，其坐标爲：000，1/2 1/2 0，1/2 0 1/2，0 1/2 1/2。其原子散射因子爲
1．當H、K、L全爲奇數或偶數時，則（H+K）、（H+K）、（K+L）均爲偶數，這時：
FHKL=4fa
當H、K、L中有2個奇數一個偶數或2個偶數1個奇數時，則（H+K）、（H+L）、（K+L）中總有兩項爲奇數一項爲偶數，此時：
在面心立方中，隻有當H、K、L全爲奇數或全爲偶數時才能産生衍射。
四種基本點陣的系統消光規律
布拉菲點陣
出現的反射
消失的反射
簡單點陣
全部
無
底心點陣
H、K全爲奇數或全爲偶數
H、K奇偶混雜
體心點陣
H+K+L爲偶數
H+K+L爲奇數
面心點陣
H、K、L全爲奇數或全爲偶數
H、K、L奇偶混雜
從結構因子的表達式可以看出，點陣常數并沒有參與結構因子的計算公式。這說明結構因子隻與原子品種和在晶胞中位置有關，而不受晶胞形狀和大小影響。由此可見，系統消光規律的适用性是較廣泛的。
第四節 一個小晶體對X射線的散射
實際晶體和實際測量條件必存在下列兩種情況：
（1）實際晶體是不完整的，它由許多方位相差很小（小于1°）的亞晶塊所組成
（2）入射線束有一定的發散度。
所以在處理衍射線強度時，需給出更切合實際的晶體結構模型，即晶體的嵌鑲塊結構。
晶胞的坐标矢量：
如圖4-8，引入倒空間流動坐标ξ、η、ζ ：
倒易點陣中的流動矢量
φj=φξηζ=2π(mξ+nη+pζ)
m、 n 、 p ——晶胞坐标，爲整數
ξ、η、ζ——倒易點陣的流動坐标，可爲任意連續變量
一個小晶體的散射強度：IM=F2︱G︱2Ie ︱G︱2——稱幹涉函數
且
對于一個非理想完整小晶體中的每個晶面，在其相應的倒易點附近，均存在一個幹涉函數不爲零的區域，該區域即爲擴大了的倒易點在倒空間中占據的範圍——即每個主峰是倒易空間中的一個選擇反射區（或稱衍射疇），其有值範圍：
一個小晶體的積分強度：I積=
第五節 粉末多晶體衍射的積分強度
考慮多重因子及溫度，試樣本身對X射線的吸收的影響
粉末多晶體衍射的積分強度爲：
在實際工作中主要是比較衍射強度的相對變化，所以常使用衍射線的相對積分強度公式：
布拉格方程典定了晶體結構的基礎。
引用出處：
http://bphk.5d6d.com/thread-762-1-1.html
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第一節 晶體和點陣的定義
1.1 晶體及其基本性質
晶體的定義
下
圖爲晶體的電子衍射花樣，其中圖a爲一般晶體的電子衍射花樣，而圖b則是一種具有沿[111]p方向具有六倍周期的有序鈣钛礦的電子衍射花樣，由這些衍射
花樣可以看出來，無論是無序還是有序晶體，其倒空間都具有平移周期對稱的特點（相應的正空間也應該具有平移對稱的特點）。事實上在準晶發現以前，平移周期
對稱被當作晶體在正空間中的一個本質的特點，晶體學中的點群和空間群就是以晶體的平移對稱爲基礎推導出來的。
晶體的分類
從成健角度來看，晶體可以分成：
面角守衡定律：（由丹麥的斯丹諾于1669年提出）
在相同的熱力學條件下，同一物質的各晶體之間比較，相應晶面的大小、形狀和個數可以不同，但相應晶面間的夾角不變，一組特定的夾角構成這種物質所有晶體的共同特征。
下圖是自然界存在的具有規則外形的幾種常見的晶體，分别是方解石、螢石、食鹽和石英，它們的面角關系完全符合面角守衡定律。事實上，自然界中的晶體，當其形成條件比較接近平衡條件時，它們往往傾向于長成與其晶體對稱性相應的外形。
非晶體的定義
非晶體是指組成物質的分子（或原子、離子）不呈空間有規則周期性排列的固體。它沒有一定規則的外形，如玻璃、松香、石蠟等。它的物理性質在各個方向上是相同的，叫“各向同性”。它沒有固定的熔點。所以有人把非晶體叫做“過冷液體”或“流動性很小的液體”。
準晶的定義
準
晶是準周期晶體的簡稱，它是一種無平移周期性但有位置序的晶體；也有人将其定義爲具有非公度周期平移對稱的晶體。
準晶可以具有一般晶體禁止出現的五次、八次、十次和十二次旋轉對稱，但非公度周期平移對稱才是其本質特點。下圖中爲準晶的電子衍射花樣和三維準晶的外形，
其中圖a是二維Al-Ni-Co十次準晶的電子衍射花樣，圖b是三維準晶沿5次對稱軸得到的電子衍射花樣，圖c爲三維準晶的外形。從電子衍射花樣可以清楚
地看到準晶的非周期平移對稱特點。衍射花樣中，衍射斑點之間雖然不滿足平移對稱，但它們之間滿足數學上的菲博納奇數列。
晶體的基本性質
1）自範性或自限性
就熱力學可能性而言，任何晶态的物質總是傾向于以凸多面體的形式存在，晶體的這一性質稱爲自限性或自範性。
2）具有特定的熔點；
3）晶體的宏觀均勻性：均勻性是晶體中坐标原點的任何平移後性質的不變性；
4）晶體的各向異性：晶體的物理性質随方向不同而有所差異的特性，稱爲晶體的各向異性。
1.2 點陣的定義：
點陣是在空間任何方向上均爲周期排布的無限個全同點的集合。
與點陣有關的曆史
第二節 晶體中的對稱元素與晶體學點群
1.1 晶體中的對稱元素
1）對稱軸
若形體繞軸轉過360°/n（n爲整數）後即回複爲自身，則該形體具有n次旋轉對稱，這個軸就稱之爲n次旋轉對稱軸。n次旋轉對稱本身構成一個群。在晶體中，由于受平移對稱的制約，隻能存在1，2，3，4，6次旋轉對稱操作。
2）反映面
若形體中的一個面将形體分成兩部分，且兩部分上的點相對于該平面成鏡面對稱，則該平面稱爲該形體的反映面，以符号m表示。反映也構成群。
3）反演中心
若形體中的所有點都相對于某一點中心對稱，則該點就是反演中心，用符号-1表示。
4）平移
在晶體中，沿某個周期方向平移一個或多個周期後，我們認爲晶體沒有發生改變，稱之爲平移對稱。
5）旋轉反演
旋轉和反演的複合操作構成一個不同于旋轉和反演的對稱群。
6）螺旋
旋轉與平行平移的組合。
7）滑移
反映與平行平移的組合。
1.2 晶體學點群：
将以上點對稱操作任意組合，能夠構成群的組合有32種，這就是晶體中能夠存在的點對稱操作組合，稱之爲晶體學點群。所以晶體中能夠存在的點群是32種。
旋轉點群：
中心對稱的點群：
非中心對稱的點群：
第三節 空間點陣
3.1 空間點陣的類型
在讨論點群的時候，講的是平移對點群對稱元素的制約；當晶體中的對稱元素确定以後，又會反過來制約平移群和點陣的類型！
無論晶體的點群是否具有中心對稱性，當從晶體中抽象出晶體的點陣以後，其空間點陣總是中心對稱的！
這是因爲晶體中的原子團可以不是中心對稱的，但是當将其抽象爲空間點陣點以後，陣點總是中心對稱的，再加上平移群也顯示中心對稱的特點，使得空間點陣一定是中心對稱的。
下表是32種點群按直積群的構成和中心對稱與否的分類表：
3.2 按點群的對稱性分類
因此按點群的對稱性來劃分空間點陣時，隻須要考慮11個中心對稱的點群；另外，這11個中心對稱的點群與平移群結合時，将會使其中的4個與另外4個具有完全相同的對稱元素；因此隻能劃分出七個晶系。分别是：
三斜；單斜；正交；四方；三角；六角；立方。（如上表和下表所示）
3.3 按點陣的對稱性分類
三維空間點陣有6個參數（a，b，c，α,β,γ），在每一組參數下，按照對稱性由低到高的順序，依次考慮點陣的各種點群對稱性，一旦不能容納某些點群時，則變動點陣參數。這樣可以得出七種不同的晶體類型，由此可以得到七大Bravais系，分别爲：
三斜；單斜；正交；四方；菱面體；六角；立方。（如下表所示）
七大晶系的分類
當
選用能充分反映點群對稱性的慣用晶胞時，可以得到14種bravais點陣，分别是簡單立方（cP)、體心立
方(cI)、面心立方(cF)、簡單四方(tP)、體心四方(tI）、簡單正交(oP)、體心正交(oI）、面心正交(oF)、側心正交(oA,oB或者
oC）、簡單單斜(mP)、側心單斜(mA,mB或者mC）、簡單三斜(aP)、簡單六方(hP)、菱面體六方(hR)。如下圖所示：
第四節 倒易點陣及其在晶體幾何中的應用
4.1 倒易點陣
倒易點陣的定義：
由倒易點陣基矢的定義，容易推出：
研究倒易點陣的意義：
利用倒易點陣可以比較方便地導出晶體幾何學中的各種重要關系式；
用倒易點陣可以方便而形象地表示晶體的衍射幾何學；
在物理學中可以用倒易點陣來表示波矢。
倒易點陣的特點：
同名的正倒空間基矢之間點乘等于1，異名的正倒空間基矢點乘的結果等于0；
倒易點陣的矢量r*=ha*+kb*+lc*在方向上與正空間的同名晶面(hkl)垂直，在數值上爲正空間點陣中同名晶面(hkl)的面間距的倒數；可以用該倒易點代表與之對應的正空間的晶面；
隻有在立方點陣中，晶向才會平行與之同名的晶面的法向；
對于初基點陣來說，正空間屬于何種點陣，其相應的倒易點陣也會屬于相同的點陣類型；對于非初基點陣來說，底心點陣的倒易點陣仍然是底心點陣，體心點陣的倒易點陣是面心點陣，而面心點陣的倒易點陣則是體心點陣。
4.2 倒易點陣在晶體幾何中的應用
倒易點陣的一個重要性質：
倒易點陣的矢量r*=ha*+kb*+lc*在方向上與正空間的同名晶面(hkl)垂直，在數值上爲正空間點陣中同名晶面(hkl)的面間距的倒數。
晶帶軸定律
設正空間中的某一矢量爲：ua+vb+wc；倒空間的任一矢量爲： ha*+kb*+lc*；則上面兩矢量的點乘爲：
當兩矢量互相垂直時，其點乘爲０，此時有：
給定一個正空間的晶向[uvw]，滿足上式的所有晶面(hikili)屬于同一個晶帶，其晶帶軸即爲[uvw]；這就是晶帶軸定律。
給定一個正空間的晶向[uvw]，對于任一給定的整數N，滿足上式的所有晶面(hikili)都在倒空間的同一層倒易面上；該倒易面上的任意矢量(hikili)與晶向[uvw]的點乘都等于整數N，這就是廣義晶帶軸定律。
倒易點陣的兩個重要應用
A、已知兩晶面(h1k1l1)、(h2k2l2)，要求這兩個晶面所屬的晶帶軸，隻須将與兩晶面對應的倒易矢量叉即可，所得的正空間矢量即爲兩晶面的晶帶軸。
這就是計算電子衍射花樣晶帶軸的基本公式
B、已知兩晶向[u1v1w1]， [u2v2w2]，求其構成的平面(hkl)，隻須将兩個正空間矢量叉乘即可；
度量張量
由倒易矢量的定義可以知道，倒空間中的三個基矢其實是正空間中與正空間基矢共原點的三個矢量，因此可以用空間變換将兩組基矢聯系起來，從而将正、倒空間的矢量計算結合起來。
G被稱爲正空間到倒空間變換的度量張量，它是晶體學計算中一個非常重要的參量。
通過度量張量可以将正倒空間的基矢聯系起來：
倒空間的度量張量
同樣可以引入倒空間的度量張量G*:
由前面正空間基矢與倒空間基矢之間關系式可以求出正倒空間之間度量張量之間的關系，同時也可以求出倒空間基矢用正空間基矢表示時的表達式。下面是推導過程：
正、倒空間基矢的計算
對于任意給定的已知晶體，其正空間的晶格常數應該是已知的，由前面推導出來的公式，我們同樣可以求出倒空間的晶格常數。
正空間的度量張量用基矢表示可以寫爲：
求其矩陣的逆矩陣可以得到：
倒空間的度量張量的表達式爲：
因爲倒空間的度量張量與正空間的逆矩陣是相等的，所以上面兩個表達式中每一項都應該是對應相等産的。據此可以馬上得到倒空間的晶格常數用正空間晶格常數來表示的表達式：
在晶體學計算時，經常要用到正空間和倒空間的度量張量，下面是六大晶系度量張量的表達式（三斜晶系在前面已經給出）
由上面這些矩陣，用類似于求三斜晶系倒空間晶格常數的辦法，可以求出其它所有晶系的晶格常數的表達式，下表即是各大晶系倒易點陣單胞的基本參數表：
由上表我們可以得出一個非常重要的結論：
對于同一種晶體，其正空間是屬于何種晶系，那麽其倒空間同樣也是屬于該種晶系。
利用度量張量的概念，可以非常方便地求出晶體中的晶面間距、晶面之間的夾角、晶向長度和晶向之間的夾角。
各晶系的晶面間距、晶面之間的夾角、晶向長度和晶向之間的夾角如下表所示：
引用出處：
http://bphk.5d6d.com/thread-762-1-1.html
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BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com/
/ FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North
Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao
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豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ
（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（６）ダイヤモンド・エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
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弊社の製品の供給調達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計
（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給
（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給
（４）オートメーション整備調達
（５）スポット対応～流れ生産対応
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
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Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z)
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Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini
Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik
Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel
Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется
в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым
высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих /
фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и
электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид /
быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC
картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы,
фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм
для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано
инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
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is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide
material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for
mould & die, aero space and electronic industry. Our main products
include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card
cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread
reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and
worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline
shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please
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在半导体器件的应用方面，随着碳化硅生产成本的降
低，碳化硅由于其优良的性能而可能取代硅作芯片，打破硅芯片由于材料本身性能的瓶颈，将给电子业带来革命性的变革。
目前碳化硅的主要应用领域有LED固体照明和高频率器件，未来手机和笔记本电脑的背景光市场将给碳化硅提供巨大的需求增长。
而由于一些特殊方面的应用，国外碳化硅生产企业对中国进行禁运，而碳化硅晶体巨大的技术壁垒又导致中国国内到目前为止仍没有企业能够生产，因此，国内
下游企业和研究机构都在“等米下锅”。
目前全球主要碳化硅晶片制造商美国Cree公司在NASDAQ上市的Cree公司的碳化硅晶片产量为30万片，占全球出货量的85%。是全球碳化硅晶
片行业的先行者，为后续有自主创新能力的企业开拓了市场和发展路径。
该材料具有高出传统硅数倍的禁带、漂移速度、击穿电压、热导率、耐高温等优良特性，在高温、高
压、高频、大功率、光电、抗辐射、微波性等电子应用领域和航天、军工、核能等极端环境应用有着不可替代的优势。国内独家碳化硅单晶供应商，在研发、技术、
市场开发及商业运作等方面处绝对领先地位，已成功掌握76mm（3英寸）超大宝石级SiC2晶体生长核心技术工艺，达到国际2001年先进水平。国家
863项目。 市场前景： 碳化硅单晶系第三代高温宽带隙半导体材料。随着第三次照明科技革命，市场应用前景诱人。该产品
的产能、品质已接近无色透明宝石级水平，达到美国Cree公司2001年水平，并已能生产蓝、绿、黄色晶体产品标志着公司即将在国内首次实现碳化硅晶体销
售，并开始跨入商业运营，成为全球第二家实现大直径产品批量供货商。
碳化硅又称金钢砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要
加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20～3.25，显微硬度
为2840～3320kg/mm2。 碳化硅单晶系第三代高温宽带隙半导体材料包括黑碳化硅和绿碳化硅，其中：黑碳化硅是以石英砂,
石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要
原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。 2.性质
碳化硅的硬度很大，具有优良的导热和导电性能，高温时能抗氧化。 3.用途
(1)作为磨料，可用来做磨具，如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。 (2)作为冶金脱氧剂和耐高温材料。 碳化硅主要有四大应用领域,即:
功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化硅粗料已能大量供应, 不能算高新技术产品,而技术含量极高
的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济。 (3)高纯度的单晶，可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。
4.产地、输往国别及品质规格 (1)产地：青海、宁夏、河南、四川、贵州等地。 (2)输往国别：美国、日本、韩国、及某些欧洲国家。
(3)品质规格： ①磨料级碳化硅技术条件按GB/T2480—96。各牌号的化学成分由表6-6-47和表6-6-48给出。
②磨料粒度及其组成按GB/T2477—83。磨料粒度组成测定方法按GB/T2481—83。
引用出處：
http://baike.baidu.com/view/2235004.htm
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引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下
(往复)运动变成循环(旋转)运动。是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其
他）。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两
头固定点的润滑． 曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个机械系统的源动力。
球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术
（1） 熔炼
高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。目前已采用双联
曲轴
外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。目前，在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。
（2） 造型
气
流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为重要。目前，国内已有一些曲
轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过，引进整条生产线的只有极少数厂家，如文登天润曲轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。
编辑本段钢曲轴毛坯的锻造技术
近几年来，国内已引进了一批先进的锻造设备，但由于数量少，加之模具制造技术和其他一些设施跟不上，使一部分先进设备未发挥应有的作用。从总体上来讲，需改造和更新的陈旧的普通锻造设备多，同时，落后的工艺和设备仍占据主导地位，先进技术有所应用但还不普遍。
编辑本段机械加工技术
目
前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性差，容
易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光，通常靠手工操作，加工质量不稳定。
随着贸易全球化的到来，各厂家已意识到了形势的严峻性，纷纷进行技术改造，全力提升企业的竞争力，近年来引进了许多先进设备和技术，进展速度很快。就
目前状况来讲，这些设备和技术基本依赖进口。下面就哈尔滨东安动力、一汽大柴、文登天润曲轴、滨州海得曲轴等公司的情况作以介绍。
哈尔滨东安集团曲轴生产线为全自动柔性流水生产线，粗加工生产线由德国的专机自动线（LINDENMAIER）、数控车-车拉、数控高速随动外铣
（BOEHRINGER）、圆角滚压机（HEGENSCHEIDT-MFD）和止推面车滚专机、淬火机（EMA）等组成；精加工生产线由日本的数控高速
CBN磨床（TOYODA）、动平衡机、抛光机（IMPCO-NACHI）、检测机、清洗机等组成。连杆轴颈加工则采用了数控高速随动加工技术，全线采用
高速CBN砂轮磨削技术，磨削线速度达到120m/s。
文登天润曲轴通过引进德、美、意等发达国家的先进设备，组建了具有当今国际先进水平的大型曲轴生产基地，由CBN磨床、HAAS立式和卧式加工中心、
意大利SAIMP磨床、德国HELLER曲轴内铣床和SA－FINA抛光机等设备组成的机加工生产线已经开始大批量生产。
一汽大柴曲轴生产线粗、精加工工序位于不同的车间，从而保证了精加工车间的清洁。粗加工有曲轴质量定心机、数控内铣床等设备，精加工设备由英国
LANDIS、日本TOYADA数控曲轴磨床等进口先进设备组成。
滨州海得曲轴经过技术改造，组建了数控曲轴机加工生产线，粗加工设备由数控车床、数控曲轴铣床等设备组成，精加工设备由数控磨床、数控砂带抛光机、滚
磨光整机等设备组成，近期准备购进日本TOYADA工机数控磨床等关键设备，检验设备有美国ADCOLE曲轴三坐标测量
曲轴
机
（见图3）、粗糙度仪等组成。值得一提的是，海得曲轴公司在全国专业曲轴生产厂家中率先应用了球墨铸铁曲轴圆角滚压和滚磨光整新技术，取得了良好的经济效
益和社会效益。
辽宁鸿发曲轴生产线经过技术改造后，主要由三台数控车床（进口VT36、CAK6163、CAK6150）、两台数控内铣（S1-305B）为主的粗
加工设备；七台数控曲轴磨床（1台进口CBN砂轮3L1、2台H197B、4台H229B）和荧光磁粉探伤机等精加工设备；去应力采用8台井炉，氮化处理
采用7台离子氮化炉，淬火热处理采用法国进口EFD公司生产的CIHM12全自动淬火机床和推杆式回火炉。同时由美国进口的曲轴综合测量仪可以对曲轴进行
全尺寸检验，产品质量得到了可靠的保障，同时具备了三条生产线同时加工的生产能力。
可以看出，发动机曲轴制造技术进展最为迅速的是机械加工装备，比较典型的加工工艺是铣削和磨削。下面简要介绍GF70M-T曲轴磨床和VDF 315
OM-4高速随动外铣床，其先进程度可见一斑： GF70M-T曲轴磨床是日本TOYADA工机开发生产的专用曲轴磨床，是为了满足多品种、低
成本、高精度、大批量生产需要而设计的数控曲轴磨床。该磨床应用工件回转和砂轮进给伺服联动控制技术，可以一次装夹而不改变曲轴回转中心即可完成所有轴颈
的磨削，包括随动跟踪磨削连杆轴颈；采用静压主轴、静压导轨、静压进给丝杠（砂轮头架）和线性光栅闭环控制，使用TOYADA工机生产的GC50
CNC控制系统，磨削轴颈圆度精度可达到0.002mm；采用CBN砂轮，磨削线速度高达120m/s，配双砂轮头架，磨削效率极高。 VDF
315
OM-4高速随动外铣床是德国BOEHRINGER公司专为汽车发动机曲轴设计制造的柔性数控铣床，该设备应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制技术，可以
一次装夹不改变曲轴回转中心随动跟踪铣削曲轴的连杆轴颈。VDF 315
OM-4高速随动外铣采用一体化复合材料结构床身，工件两端电子同步旋转驱动，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特点；使用SIEMENS
840D
CNC控制系统，设备操作说明书在人机界面上，通过输入零件的基本参数即可自动生成加工程序，可以加工长度450～700mm、回转直径在380mm以内
的各种曲轴，连杆轴颈直径误差为±0.02mm。
编辑本段热处理和表面强化处理技术
曲轴
的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般均采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺。锻钢曲轴则采用轴
颈与圆角淬火工艺。引进的设备有AEG全自动曲轴淬火机床、EMA淬火机床等。
据国外资料介绍，球墨铸铁曲轴采用圆角滚压工艺与离子氮化结合使用进行复合强化，可使整条曲轴的抗疲劳强度提高130%以上。国内部分厂家近几年也进
行了这方面的实践，取得了良好的效果。 曲轴圆角滚压加工方面，德国赫根塞特（HEGENSCHEIDT-MFD
AUTOMATIC）生产的机床应用了变压力滚压和矫正专利技术，是比较好的圆角滚压设备，但价格昂贵。目前国内在这方面的研究也有了一定的成果，东风汽
车有限公司工艺研究所的“曲轴圆角滚压强化与滚压校直技术研究开发及应用”解决了国内企业化巨资引进国外技术的问题，该课题获得了原国家机械工业局科技进
步二等奖。
编辑本段铸造技术
（1）熔炼
对于高牌号铸铁的熔化，将采用大容量中频炉进行熔炼或变频中频炉熔炼，并采用直读光谱仪检测铁水成分。球墨铸铁处理采用转包，研制新品种球化剂，采用随流孕育、型内孕育及复合孕育等先进孕育方法。熔化过程的各参数实现微机控制和屏幕显示。
（2）造型
消失模铸造将得到发展和推广。在砂型铸造中，无箱射压造型和挤压造型将受到重视并继续在新建厂或改建厂中推广应用。原有的高压造型线将继续使用，其中部分关键元件将得到改进，实现自动组芯和下芯。
( 3 ) 电渣熔铸
铸钢材质曲轴在三焱公司已投入批量生产，将电渣重熔技术应用于曲轴的生产，使铸造曲轴性能可能和锻造性能媲美。并具有研发周期快，金属利用率高，设备简单，产品性能优越等特点。
编辑本段锻造技术
以
热模锻压力机、电液锤为主机的自动线是锻造曲轴生产的发展方向，这些生产线将普遍采用精密剪切下料、辊锻（楔横轧）制坯、中频感应加热、精整液压机精压等
先进工艺，同时配有机械手、输送带、带回转台的换模装置等辅机，形成柔性制造系统（FMS）。通过FMS可自动更换工件和模具以及自动进行参数调节，在工
作过程中不断测量。显示和记录锻件厚度和最大压力等数
曲轴
据并与定值比较，选择最佳变形量以获得优质产品。由中央控制室监控整个系统，实现无人化操作。
编辑本段机械加工技术
曲
轴粗加工将广泛采用数控车床、数控内铣床、数控车拉床等先进设备对主轴颈、连杆轴颈进行数控车削、内铣削、车-拉削加工，以有效减少曲轴加工的变形
量。曲轴精加工将广泛采用CNC控制的曲轴磨床对其轴颈进行精磨加工。此种磨床将配备砂轮自动动平衡装置、中心架自动跟踪装置、自动测量、自动补偿装置、
砂轮自动修整、恒线速度等功能要求，以保证磨削质量的稳定。高精设备依赖进口的现状，估计短期内不会改变。
编辑本段热处理技术和表面强化技术
（1）曲轴中频感应淬火
曲轴中频感应淬火将采用微机监控闭环中频感应加热装置，具有效率高、质量稳定、运行可控等特点。
（2）曲轴软氮化
对于大批量生产的曲轴来说，为了提高产品质量，今后将采用微机控制的氮基气氛气体软氮化生产线。氮基气氛气体软氮化生产线由前清洗机（清洗干燥）、预热炉、软氮化炉、冷却油槽、后清洗机（清洗干燥）、控制系统及制气配气等系统组成。
（3）曲轴表面强化技术
球墨铸铁曲轴圆角滚压强化将广泛应用于曲轴加工中，另外，圆角滚压强化加轴颈表面淬火等复合强化工艺也将大量应用于曲轴加工中，锻钢曲轴强化方式将会更多地采用轴颈加圆角淬火处理。
编辑本段曲轴止推面磨削烧伤工艺分析
在磨削淬火钢曲轴止推面时，可能产生以下3种烧伤：
1.回火烧伤
如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度，但已超过马氏体的转变温度，止推面表层金属的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织（索氏体或托氏体），这种烧伤称为回火烧伤。
2.淬火烧伤
如果磨削区温度超过了相变温度，再加上冷却液的急冷作用，表层金属发生二次淬火，使表层金属出现二次淬火马氏体组织，其硬度比原来的回火马氏体的高，在它的下层，因冷却较慢，出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织（索氏体或托氏体），这种烧伤称为淬火烧伤。
3.退火烧伤
如果磨削区温度超过了相变温度，而磨削区域又无冷却液进入，表层金属将产生退火组织，表面硬度将急剧下降，这种烧伤称为退火烧伤。在曲轴成形磨削中，多属于此种烧伤。
编辑本段改善磨削烧伤的途径
磨削热是造成磨削烧伤的根源，故改善磨削烧伤有两个途径：一是尽可能地减少磨削热的产生；二是改善冷却条件，尽量使产生的热量少传入工件。
1.有沉割槽的曲轴止推轴颈
在图1中，曲轴止推轴颈有较深的沉割槽，而沉割槽已在以前工序加工好，在磨削时不用磨削沉割槽，只需磨削止推轴
曲轴
颈
和两个止推面。在这种情况下，即使是使用成形砂轮磨削，只要使用强力冷却、合理的磨削余量和选择好砂轮参数，一般情况下可以避免磨削烧伤缺陷的出现。在使
用窄砂轮磨削止推轴颈时，可采用的方案是：调整程序和砂轮的角度磨削，使砂轮从轴颈的右侧以斜切方式进入，磨削至要求尺寸，再快速沿原角度方向斜退出；使
砂轮从轴颈的左侧以斜切方式进入，磨削至要求尺寸，再快速沿原角度方向斜退出；使砂轮从轴颈的中间快速切入磨削至要求尺寸，再快速退出。在上述磨削时，要
应用强力冷却。至此，止推轴颈及两侧面磨削完毕。
2.无沉割槽的曲轴止推轴颈
图2所示
曲轴止推轴颈无沉割槽，在磨削时需磨削止推轴颈和两个止推面，另外还有两个成形圆角。在这种情况下，即
使是使用窄砂轮磨削，使用强力冷却，也很难避免磨削烧伤缺陷的出现。下面分两种磨削方式来分述解决方案：
（1）成形磨削。在成形磨削中，其产生烧伤的主要原因是磨削热的大量积累和冷却液无法进入而造
成的退火烧伤，退火烧伤造成曲轴止推面硬度下降，表层产生退火组织，止推面的耐磨性变差，严重影响发动机的运行稳定性。根据其造成烧伤的主要因素，我们分
别从3个方面入手：选择合适的砂轮、选择合理的磨削余量和改善冷却条件。
①选择合适的砂轮。淬火钢曲轴止推面硬度高、面积大，砂粒易磨钝。为了避免砂粒磨钝而产生大量
磨削热，砂轮硬度宜选软些，以便磨钝的砂粒及时脱落，保持砂轮的自锐性。组织较软的砂轮气孔多，其中可以容纳切屑，避免砂轮堵塞，又可将冷却液或空气带入
磨削区域，从而使磨削区域温度降低。 在保证曲轴止推面粗糙度要求的前提下，宜选择较粗粒度的砂轮，以达到较高的去除比率；另外，砂
轮必须精细地平衡，以便砂轮工作时处于良好的平衡状态；砂轮必须及时修整以保持其锋利；影响砂轮修整频次的因素很多，包括被磨材料的纯度和类型、冷却液的
净度等；修整砂轮的金刚石支座必须牢固，若金刚石表面上有0.5～0.6mm的磨损量，标志金刚石已磨钝了，应及时更换；严格控制砂轮传动系统及砂轮心轴
的间隙；砂轮传动带松紧调整合适。
②选择合理的磨削余量和磨削参数。在生产实践中，常以提高工件速度，减少径向进给量来减少工件表面烧伤和裂纹。有一种经验为0.1mm磨削法，即在最
后加工的0.1mm余量中，逐渐减少进给量，可以去掉前两次磨削行程中产生的表面损伤层，以减少磨削烧伤。
根据以上理论，我们在生产实践中采用曲轴止推轴颈多工序磨削，分为粗磨、半精磨和静磨等工序。
经过多工序磨削后，曲轴止推轴颈直径余量为0.15～0.25mm，止推面单边余量为0.04～0.07mm，成形磨削再配以强力冷却等措施，可有效避免
烧伤缺陷的产生。值得一提的是，选择合理的磨削余量，还可以防止止推面出现喇叭口形状（因防止烧伤，一般选择较软的砂轮，余量太大，磨粒脱落较块，容易出
现锥面）。 ③改善冷却条件，实施强力冷却。冷却液必须有效充分，冷却液必须喷到磨削区域；流量一般为
40～45L/min，以实现充分冷却；压力一般为0.8～1.2N/mm2，以冲去粘在砂轮上的切屑；保持冷却液的纯净，妥善地过滤，以清除冷却液的切
屑、磨粒等脏物；冷却液的容器要足够大，以免掺入过多的气体或泡沫；防止冷却液的温度急剧升高或降低，一般控制冷却系统的容积和工作间的室温，就足以控制
冷却液的温度，然而在特殊储况下应当使用散热器。 （2）窄砂轮磨削（砂轮宽度低于止推轴颈档宽尺寸）。在使用窄砂轮磨削中，成形磨削采用的防烧
伤措施均可应用于此种方法的磨削，只不过窄砂轮磨削在砂轮进给方式上可有更多的选择。一种是径向切入法磨削，此种磨削如调整不当可造成前文所述的喇叭口形
状；另一种是斜切方式磨削，第一步，使砂轮从轴颈的右侧以斜切方式进入，磨削至要求尺寸，再快速沿原角度方向斜退出；第二步，使砂轮从轴颈的左侧以斜切方
式进入，磨削至要求尺寸，再快速沿原角度方向斜退出；第三步，使砂轮从轴颈的中间快速切入磨削至要求尺寸，再快速推出。其工序磨削余量和冷却方式与成形磨
削采用一致的参数。
编辑本段曲轴磨损的特点及原因
曲轴轴颈表面的磨损是不均匀的，主轴
颈与连杆轴颈的径向磨损主要呈椭圆形，且其最大磨损部位相互对应，即各主轴颈的最大磨损处靠近连杆轴颈一侧；而连杆轴颈的最大磨损处也是靠近主轴颈一侧。
曲轴轴颈沿轴向还有锥形磨损。 轴颈的椭圆形磨损是由于作用于轴颈上的力沿圆周方向分布不均匀引起
曲轴
的。
发动机工作时，连杆轴颈所受的综合作用力始终作用在连杆轴颈的内侧，方向沿曲轴半径向外，造成连杆轴颈内侧磨损最大，形成椭圆形。连杆轴颈产生锥形磨损的
原因是由于通向连杆轴颈的油道是倾斜的，当曲轴回转时，在离心力的作用下，润滑油中的机械杂质偏积在连杆轴颈的一侧，加速了该侧轴颈的磨损，使连杆轴颈的
磨损呈锥形。此外，连杆弯曲、气缸中心线与曲轴中心线不垂直等原因，都会使轴颈沿轴向受力不均，而使磨损偏斜。
主轴颈的磨损呈椭圆形，主要是由于受到连杆、连杆轴颈及曲柄臂离心力的影响，使靠近连杆轴颈的一侧与轴承产生的相对磨损较大。
此外，轴颈表面还可能出现擦伤与烧伤。擦伤主要是由于机油不清洁，其中较大的坚硬机械杂质在轴颈表面刻划引起的。轴颈表面的烧伤是由于烧瓦引起的，烧
瓦主要是由于润滑不足、机油过稀、油路阻塞等原因造成的。
编辑本段曲轴磨损后的修复
一般来说，轴颈直径在80mm以下，圆度及圆柱度误差超过0.025mm；或轴颈直径在80mm以上。圆度及圆柱度误差超过0.0400的曲轴，均应按规定尺寸进行修磨，或进行振动堆焊、镀铬、镀铁后再磨削至规定购尺才或修理尺寸。
1曲轴的磨削
曲
轴轴颈的磨削是在曲轴校正的基础上进行的。曲轴的磨削除了轴颈表面尺寸精度和表面粗糙度符合技术要求外，还必须达到形位公差的要求：磨削曲轴时，必须保证
主轴颈和连杆轴颈各轴心线的同轴度及两轴心线间的平行度，限制曲柄半径误差。并保证连杆轴颈相互位置夹角的精度。曲轴的磨削通常是在专用的曲轴磨床上进行
的。
2连杆轴颈的磨削
由于连杆轴颈磨损不均匀，由此产生两种磨削方法：偏心磨削法和同心
磨削法。
同心磨削法就是磨削后保持连杆轴颈的轴线位置不变，即曲柄半径和分配角不变。柴油机曲轴磨削时，常采用同心法，保持曲柄半径不变，柴油机的压缩比不
变，但每次的磨削量大。当前，在汽车使用期内，大修次数减少，用同心法可以确保发动机性能不变。
偏心磨削法是按磨损后的连杆轴颈表面来定位磨削的，这时轴颈的中心线位置和曲柄半径均发生了变
化。一般磨削后曲柄半径大于原曲柄半径，使压缩比增大，而且各缸变化不均匀，同时使整个曲轴的质量中心不处于曲轴主轴颈中心线上，引起曲轴不平衡，造成运
转时的附加动载荷。因此，在连杆轴颈磨削时，应尽量减少曲柄半径的增加量，保证同位连杆轴颈轴心线的同轴度误差不大于±0．10mm，这样才能保证曲轴运
转中的平衡。
3曲轴严重磨损后的修复
如果发动机曲轴磨损严重，磨削法无法修复或效果较
差，可采用等离子喷涂法来修复。 （1）喷涂前轴颈的表面处理
①根据轴颈的磨损情况，在曲轴磨床上将其磨圆，直径一般减少0．50—1．00mm。 ②用铜皮对所要喷涂轴颈的邻近轴颈进行遮蔽保护。
③用拉毛机对待涂表面进行拉毛处理。用镍条作电极，在6～9V、200～300A交流电下使镍熔化在轴颈表面上。 （2）喷涂
将曲轴卡在可旋转的工作台上，调整好喷枪与工件的距离(100mm左右)。选镍包铝(Ni／AL)为打底材料，耐磨合金铸铁(NT)与镍包铝的混合物
为工作层材料；底层厚度一般为0．20mm左右，工作层厚度根据需要而定。喷涂规范见表1。
喷涂过程中，所喷轴颈的温度一般要控制在150～170℃。喷涂后的曲轴放入150—180℃的烘箱内保温2h，并随箱冷却，以减少喷涂层与轴颈间的
应力。 （3）喷涂后的处理 喷涂后要检查喷涂层与轴颈基体是否结合紧密,如不够紧密，则除掉重喷。如检查合格，可对曲轴进
行磨削加工。由于等离子喷涂层硬度较高，一般选用较软的碳化锡砂轮进行磨削，磨削时进给量要小一些(0．05—0．10mm)，以免挤裂涂层。另外，磨削
后一定要用砂条对油道孔进行研磨，以免毛刺刮伤瓦片。经清洗后，将曲轴浸入80—100℃的润滑油中煮8～10h，待润滑油充分渗入涂层后即可装车使用。
发动机在大修中必须对曲轴进行检验，查明磨损情况，并进行正确的修理，保证曲轴所要求的疲劳强度和耐磨性。
编辑本段曲轴-面临问题
但
是，今天的汽车发动机曲轴制造业如下： 1。多品种，小批量生产; 2。交货时间大大减少; 3。降低生产成本;
4。难切削材料出现显着增加加工难度，加工提出了许多问题，如硬切削，需要加以解决;
5。为了保护环境，需要很少或无切削液，干切削或干切削也就是说，它是基于上述自21世纪初，高速度，高精度，高效率的加工技术和设备，汽车曲轴生产
迅速得到应用，生产效率大大提高，因此发动机曲轴生产线设备，以减少数量。
曲轴所有设备（包括热处理，硬化），只有13件设备，产品流线短，加工效率高，易于质量控制管
理。曲轴加工技术在20世纪80年代后期的发展，德国勃林格公司和Heller公司先后开发了完善的汽车曲轴汽车，机床的加工，技术是转动曲轴与曲轴车拉
工艺生产高效率的完美结合，准确，灵活性和自动化程度高，换刀时间短，尤其是对沟槽下沉曲轴加工，加工后可直接曲轴磨床，消除粗磨过程。因此，曲轴车车拉
加工技术是国际上流行的曲轴加工区。
90年代中期一个新的数控高速曲轴铣床，使曲轴粗加工工艺和新的水平。数控铣床，数控曲轴曲柄的速度进行铣，磨有以下缺点：不容易对刀，切削速度较低（通
常不超过160m/min），非切削时间，机床投资，流程周期时间。和数控高速曲轴铣床，具有以下优点：切削速度高（高达350m/min），切削短，工
艺周期短，切削力小，工件温度低，高，刀具寿命变化较少的加工精度，更灵活，更好。因此，数控高速曲轴铣床，将是曲轴粗加工的发展方向。在江苏南亚汽
车有限公司的作者，菲亚特汽车有限公司曲轴生产线看到德国勃林格公司的两个设备，一个单一的大孔曲轴车车拉机，加1数控高速曲轴铣床床，体验一“相比，如
铁泥”的感觉。据专家介绍，曲轴车车拉机床特别适合于杂志和曲轴加工水槽切割，无槽，平衡块的一面;和高速铣削的外部接收器是不处理的曲轴轴向切槽。为德
国勃林格公司的偏氟乙烯315奥姆-
4高速伺服外部铣床铣床，它是专为德国勃林格公司的汽车发动机曲轴设计和灵活的数控铣床，工件的旋转装置的应用和制造铣刀伺服连动控制技术，可以不改变一
个夹紧曲轴旋转中心和伺服跟踪铣削曲轴连杆杂志。偏氟乙烯高速伺服- 315奥姆-
4采用复合整体铣床，工件旋转，两端é同步，干式加工，加工精度驱动，高切削效率高的特点;用西门子840D数控系统铣床，通过输入基本参数的一部分自动
生成加工程序，可以加工长度在450〜700毫米，直径为转折点，在380毫米的曲轴，连杆作者：外径公差± 0.02mm的。
从顶部，你可以看出，曲轴粗加工比较流行的工艺是：主要使用汽车拉技术和高速外部铣，连杆期刊使用高速外部铣削和高速伺服外部往往铣，使用的干式加
工。由于国外此类设备价格昂贵，产品加工的成本非常高，一些机床制造商（如青海第二机床制造有限公司。有限公司）先后开发数控曲轴车床，
数控铣床，数控曲轴车拉曲轴转速机床，专用机床。曲轴磨削加工国产数控磨床已相当普遍，产品加工精度已大大改善。为适应曲轴加工要求的增加，使曲轴磨床很
高的要求。现代曲轴磨床，此外还有一个非常高的静态和动态刚度和精度高的机器，它也需要很高的磨削效率和更灵活。近年来，更要求曲轴磨削加工精度与稳定的
机器，为此，曲轴磨床的工序能力系数规定茂≥1.67，这意味着比实际要求曲轴磨床曲轴加工小半个给予宽容公差机。
随着现代驱动和控制技术，测量控制，CBN（立方氮化硼）砂轮和先进的机械零件，曲轴磨床，高精度的应用，高效率的研磨。一种适用于磨削颈椎伺服呼叫
链接技术。它体现了新技术综合应用的具体成果。该伺服磨削工艺可显着提高磨曲轴，连杆期刊效率，准确性和灵活性。
一个在脖子连杆，后续的曲轴磨床主轴轴旋转颈部，并在一个由所有磨削连杆杂志夹紧。在研磨过程
中，磨头往复旋转饲料，保持磨削偏心旋转杆颈的轨道。要运动磨削时，X轴必须具有高动态性能，你必须有足够的跟踪精度，并保证连锁脖子形状公差要求。
CBN砂轮的应用连杆期刊上磨削伺服重要条件。高耐磨性由于CBN砂轮在车轮直径几乎不变，可以是一个修整磨削曲轴600-800。
CBN砂轮还可以使用很高的磨削速度，曲轴磨床一般可高达120〜140米/速S磨，磨削效率非常高。对于提到的曲轴加工机床复合加工技术，你不得不提到
复合机，联合机的定义也随着时间的变化。过去的加工中心称为复合机，但由于工具交换过程中的各种限制，而且还走出去伐区，现在已不再普通加工中心称为复合
加工机床。复合机应具有流程整合能
曲轴
力，以及处理和集成能力等。从生产环境，复合机床将始终专注于机床
产品，功能，发展会朝着成为“一台机器到一个小工厂”。在曲轴加工机床，奥地利水平建立WFL车铣加工中心公司，拥有一定的代表性产品。
曲轴建立WFL公司提出了“一卡收费，完成”的概念。
M40G车铣中心集成了双主轴车铣加工中心电脑双主轴车削中心，五轴加工中心，深孔镗，铣，钻和三坐标，可充分曲轴加工，曲轴加工可直接转移到后道工序。
目前，也推出了类似的复合机床，数控CIMT2005，沉阳机床有限公司。有限公司展出CKZ80 -
5车铣加工中心是一个复杂的机器，以代表最高水平的一种机床。在X，Y，Z轴，B轴五轴联动机床用直线光栅尺或闭环控制圆光栅检测。加工中心是48 -
96位工具配备能够自动换刀，一次可卡车，铣，钻，镗孔，攻丝等加工。在曲轴加工中，有一对CBN数控磨床一体化进程，即夹紧所有曲轴主轴颈和连杆轴承磨
床，这与一般的磨床头架装有双轮式。日本TOYADA工机，德国容克（勇克），德国和拿索斯等
生产数控磨床等相对成熟的设备。这里是一个在日本TOYADA田弘毅发展情况的简要外观和GF70M -
T的曲轴磨床生产性能：本机是专为满足多品种，低成本，高精度，高产量生产的数控曲轴的应用需求研磨机，砂轮工件旋转伺服联动控制技术，可以不改变一个夹
紧曲轴旋转中心来完成磨削所有期刊，包括伺服跟踪磨削连杆期刊;的静压主轴，静压导轨，静压使用进给丝杠（砂轮头架）和线性光栅闭环控制，使用
TOYADA田弘毅GC50数控生产控制系统，精密磨削轴颈圆度可达0.002mm的;陶瓷结合剂CBN砂轮使用两线速度可达1亿2千万/秒，轮头架，磨
削效率非常高。曲轴加工刀具材料的多样性切割效率高，高速处理性能的提高提供了开发工具，除了高速钢的可能性，硬质合金，超硬材料的发展发挥了重要作用。
的PCD，PCBN刀具切削难以切削材料，干切削，硬切削加工等
为了适应曲轴加工高速，高效率，干式加工需要，现大量涂层刀具。从AS氧化铝涂层，碳化钛，锆，钛等材料，根据加工要求，以提高耐高温性能，并开发了
氮碳化钛，氮化铝钛，CrSiN TiSiN，等现在的PVD（物理气相沉积），
化学气相沉积（化学气相沉积）技术，由单层发展，多层复合涂层，千层现在已发展成为纳米涂料研制，深油枪钻加工代替普通加长高速钢钻头，钻孔和攻丝孔加工
的胶结而在过去的高速钢材料的硬质合金材料。目前，曲轴的精加工也渐渐开始使用CBN砂轮，立方氮化硼是昂贵的，但由于效率和耐用性高，对各种工具成本比
廉价的普通砂轮片分配。至于德国纳克索CBN砂轮磨削时间机器厂，经常可以减少50％，而处理成本可节省50％以上。从以上讨论的主要结论曲轴加工曲轴加
工的进展，可以达到以下结论：曲轴多刀车削技术将逐渐退出历史舞台，尽管这一时期较长;在曲轴生产高速，高效加工已相当程度的应用，对许多品种，小批量的
加工工艺复杂的理想是一个关于改善刀具高效，高速性能的未来方向曲轴加工，复合加工的发展提供技术支持。
编辑本段曲轴断裂的原因分析
曲轴断裂是发动机严重的机件故障，断裂一般发生在曲柄销和主轴颈与曲柄臂的连接圆角处或轴颈油孔等应力集中部位。 曲轴断裂的主要原因
(1)个别用户由于选用机油不当，或者是不注意“三滤”的清洗更换，机油长期使用变质;严重的
超载、超挂，造成发动机长期超负荷运行而出现烧瓦事故。由于发动机烧瓦，曲轴受到严重磨损。发动机曲轴采用换修修理，即购一根新曲轴装机，将损坏曲轴送制
造厂修理后备用。部分用户在车辆出现了曲轴磨损的问题后，出于费用、时间的考虑，在本地找一些小厂修理加工，将严重磨损的曲轴进行堆焊，加工，整体热处理
后磨削加工。由于修理手段及工艺问题，曲柄销和主轴颈与曲柄臂的连接圆角发生了变化，造成局部应力集中;由于曲轴为精45号钢模锻，堆焊又使曲辆的金相织
发生了变化。上述两项是造成曲轴断裂的主要原因。
(2)发动机修好后，装车没经过磨合期，即超载超挂，发动机长期超负荷运行，使曲轴负荷超出容许的极限。
(3)在曲轴的修理中采用了堆焊，破坏了曲轴的动力平衡，又没有做平衡校验，不平衡量超标，引起发动机较大的振动，导致曲轴的断裂。
(4)由于路况不佳，车辆又严重超载超挂，发动机经常在扭振临界转速内行，减振器失效，也会造成曲轴扭转振动疲劳破坏而断裂。
引用出處：
资源来源于造车网
工业自动化商城http://www.iacmall.com/news-tech.html
曲轴断裂的原因分析：http://www.qipeiren.com/Repair/news-21705.htm
http://baike.baidu.com/view/59326.htm
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摘要:涂层刀具
是一种先进的切削工具，由于其优良的切削性能而备受人们关注。综述了各种涂层刀具的切削性能及其在切削
加工中的应用现状。涂层刀具的种类从单涂层刀具发展到多元复合涂层刀具；涂层的层数从单层发展到多层，而且各单涂层的厚度趋于纳米化。因此，纳米复合涂层
刀具将是今后涂层刀具的应用热点。与未涂层刀具相比，涂层刀具可有效地延长刀具的使用寿命，使刀具获得良好的综合机械性能，从而大幅度地提高其机械加工
效率。
关键词:涂层刀具 切削性能耐磨性能实际应用
Cutting Performance and Application of Coated Cutting Tools
ZHAO Shilul ，ZHANG Junl ，LIU Changshen9
(1
Key Laboratory of Materials Anisotropy and Texture
Engineerin9，Northeastern University，Shenyan9 110004；2 School of
Mechanism Engineerin9，Shenyang University，Shenyan9 110044)
Abstract The coated cutting tools are a kind of advanced cutting tool
with good cutting performance．The cut ting performance and application
of every coated cutting tool in cutting machining are outlined．They
have been deve loped from single metal coated cutting tools to
multi-constituent coated cutting tools．Then the coalings have been
im—proved from the single layer to multilayer，and the nano composite
coatings are the development trend．So the nano—composite coated cutting
tools will be the application hotspot in the future．The service life
of coated cu tting tools andtheir comprehensive mechanical property can
be enhanced more effectively than their uncoated counterparts，thus the
mechanical processing efficiency is improved largely．
Key words coated cutting tools，cut ting performance，wear resistance，applicat ion
引言
涂层刀具的出现是刀具发展史上的重大突破，它具有良好的切削性能，而且涂层材料作为化学屏障和热屏障，减小了月牙洼磨损，耐磨性良好。与未涂层刀具相比，
涂层刀具加工精度提高0．5～1级，刀具消耗费用降低20％～50％，耐磨性提高2～10倍，切削速度提高25％～70％，使用寿命延长3～5倍 。
多年来，困内外涂层刀具的研究主要集中在TiN涂层上，并取得了一定的成效，目前TiC、TiN等单涂层刀具已经大量产业化。为了进一步提高涂层刀具的使
用性能，以(Ti，Al)N涂层为代表的多元复合涂层刀具近10年得到了广泛的应用。目前，多元多层复合涂层刀具的发展在国内尚属于起步阶段，以期获得更
完善的综合性能。
1 单涂层刀具的切削性能
1．1 TiC系涂层刀具
TiC涂层刀具的优越性表现在高的切削速度和优良的抗机械磨损、磨料磨损性能上。用涂层刀具车削中碳钢时，其后刀面及前刀面磨损速度分别只有未涂层刀具的
l／10及1／l00，具有良好的抗月牙洼磨损能力；在耐磨性相同时，其切削钢的速度可提高50％～l00％，有时可高达2～3倍；铣削45#钢时，其刀
具耐磨性比硬质合金铣刀高3倍，切削效率可提高50％。TiC涂层刀具具有较小的切削力和较低的切削温度，应用温度为300℃左右。
但是，TiC涂层脆性大，不耐冲击。在沉积TiC涂层时，基体与涂层之间生成脆性的中间层η相(Co3
W3C)。这是由于C的不足，WC置换生成W2C，它与WC的粘合剂Co结合生成η相。η相过厚会造成TiC涂层的破碎。实验证明，η相控制在1～2μm
时刀具耐磨性高，涂层不会产生宏观裂纹或脱落现象。
TiC涂层刀具适合在中速或高速条件下使用。这是由于在高速高温下，TiC涂层刀具具有良好的抗扩散和抗氧化性能；而在低速低温下，刀具磨损以粘结磨损和
磨料磨损为主，涂层刀具表面脆性较大，抗拉强度低，而且还常常存在残余应力，容易产生剥落和崩刃现象，刀具耐磨性甚至还低于未涂层的刀具。
1．2 TiN系涂层刀具
TiN涂层月具是第一种产、业化、并在刀具行业得到广泛应用的硬质涂层刀具。目前国内外的刀具公司都有TiC和TiN涂层牌号的产品。尽管经过30多年的
发展，涂层家族已出现了许多新的成员，但至今主流涂层仍是TiN涂层，同时它也是制备其它高性能涂层的基础。
与TiC涂层刀具相比，TiN涂层刀具具有更低的摩擦系数和切削变形系数，因而切削力也更小。而且它的抗粘结温度高，切削温度为500℃左右，抗月牙洼磨
损性能好。TiN涂层刀具适用于硬质难加工材料及精密、形状复杂的轴承等耐磨件，对易粘结在刀具前刃面上的工件，切削效果更明显。目前发达国家中，TiN
涂层刀具的使用率占刀具总数的50％～70％，有些不可重磨的复杂刀具的使用率已超过90％。经TiN涂层后的丝锥耐磨性可提高5～10倍；钻头耐磨性提
高3～10倍；铣刀耐磨性提高6～10倍。TiN涂层刀具的使用寿命也得到了普遍的延长，涂层后的高速钢钻头寿命延长5～7倍；硬质合金铣刀的寿命延长
3～11倍；M3滚刀的寿命提高8倍多。
1．3 Al2O3系涂层刀具
Al2O3涂层是氧化物陶瓷涂层，它的刀具切削性能优于TiC和TiN涂层刀具。Al2O3涂层刀具具有更好的化学稳定性和抗高温氧化能力，因此具有更好
的抗月牙洼磨损和抗刃口热塑性变形的能力，适用于陶瓷刀具因脆性大而易于崩刃和打刀的场合。在连续切削的条件下，涂层的耐磨性和热稳定性是影响刀具耐磨性
的主要因素。Al2O3。涂层刀具由于具有高的硬度和优良的抗氧化能力，其切削性能优于TiC涂层刀具；但在断续切削条件下，由于有冲击力的作用，涂层的
韧性成为影响耐磨性的主要因素。Al2O3涂层刀具的韧性较差，故其耐冲击性能远不如TiC和TiN涂层刀具。用Al2O3
涂层的硬质合金刀具加工汽车铸铁刹车盘、刹车鼓和轴承盖时，其耐磨性比TiC涂层刀具高2～4倍，比普通的硬质合金刀具高6～8倍。
1．4 其它XN系涂层刀具(x=Cr，Zr，Hf等))
CrN系涂层因其具有良好的抗氧化、耐腐蚀及抗磨损性能而受到较多的关注。它在抗微动磨损上表现尤佳，抗氧化温度高达700℃，但脆性比较大。CrN涂层
刀具主要用于塑胶模具、冲头等零部件的加工，由于它是无钛涂层，可以有效地切削钛、钛合金及铝合金等软材料，而且它可达到极高的沉积速率且其工艺较易控
制，有利于大批量的工业生产，所以更加具有实际意义。
ZrN系涂层刀具的耐磨性是TiN涂层刀具的3倍，涂层与基体有很牢固的结合强度，因此有很高的耐冲击性，它的抗氧化温度为700℃，具有较好的化学稳定
性能。ZrN涂层刀具已在铝合金、铜合金及一些精密工件的切削加工上获得了广泛的应用。由于ZrN涂层可以减少与Ti合金的粘结磨损，很适用于切削Ti及
Ti合金，用于Ti合金钢板的ZrN涂层钻头的寿命比TiN涂层钻头的长l倍多。J A
Sue等将ZrN、TiN等涂层与镍铬718合金配副，在500℃时ZrN的耐高温磨损性能优于TiN涂层。Jie
Gu等将ZrN涂层应用于高速切削刀具，能有效降低刀具的磨损，提高工件的切削质量。
HfN系涂层的热膨胀系数非常接近硬质合金基体，刀具的热应力很小，不易崩刀。而且与很多高熔点材料相比，HfN涂层的热稳定性和化学稳定性高，在温度高
达1200℃时仍有3000HV的硬度，没有生成脆性η相，因此HfN涂层刀具具有良好的耐磨性能。目前，美国Teledyne公司牌号为HN+4的刀片
及德国Walter公司牌号为WHN的刀片都是HfN涂层刀片。
此外，由于TiC、TiN涂层与钛合金和铝合金材料之间的亲和力会使摩擦力增大，产生粘屑。而BN、VN、Mo2N、Cr2O3等涂层化学稳定性好，适于切削Ti、Cu、Al及其合金材料。
2多元复合涂层刀具的切削性能
单涂层刀具由于基体与涂层两者的弹性模量及热膨胀系数相差较大，晶格类型也不尽相同，导致残余应力增加、结合力较低。在单涂层中加入新的元素(如加入Cr
和Y提高抗氧化性，加入Zr、V、B和Hf提高耐磨性，加入Si提高硬度和抗化学扩散)制备出多元复合涂层，可降低涂层的成分离析效应，并明显提高涂层刀
具的切削性能及耐磨性能。
2．1 Ti(C，N)系涂层刀具
Ti(C，N)涂层兼有TiC的高硬度和TiN的良好韧性，在涂镀过程中可通过连续改变C和N的成分来控制涂层的性质，形成不同成分的梯度结构，减小涂层
的内应力，阻止裂纹扩展，减少崩刃。Ti(C，N)涂层刀具有效地控制了脆性l相的生成，提高了刀具的耐磨性及韧性。Ti(C，N)高韧性涂层刀具特别适
用于铣削、攻牙、冲压、成型及滚齿的加工，在高速切削时比YTl4、YTl5硬质合金刀具的耐磨性高5～8倍。近年来，以Ti(C，N)为基的四元成分新
涂层材料，如TiZrCN、TiAlCN、TiSiCN等也纷纷出现。
成都工具研究所开发了我国首创的Ti-C-N-O-A1和Ti-C-N-B 2个系列的高性能涂层，具有优异的机械性能和切削性能，主要用于汽车刀具及Hertel系列螺纹梳刀片上。
2．2 (Ti，Al)N系涂层刀具
(Ti，Al)N涂层既具有接近TiC的高硬度、高耐磨性，又具有与TiN涂层相当的结合强度。当温度超过750℃时，Al元素使涂层的外表面形成一层极
薄的非晶态Al2O3,从而形成硬质惰性保护涂层，可以阻止进一步氧化，大大提高涂层的抗氧化性。所以(Ti，Al)N涂层具有优于TiC、TiN、
Ti(C，N)等涂层的机械物理性能，这使得它适用于高速切削和干式切削。
(Ti，Al)N涂层刀具能有效地用于连续高速切削，尤其适用于高合金钢、不锈钢、高硅铝合金、钛合金、镍合金等工件。在要求高耐磨性的条件下，TiN涂
层刀具刚到磨损平缓区就超出切削要求而失效，而(Ti，Al)N涂层刀具经过平缓区后才开始磨损加剧而失效。又鉴于TiN涂层在高温性能方面所表现的不
足，(Ti，Al)N涂层刀具有望部分或完全替代TiN，刀具寿命比TiN延长3～4倍。近年来，德国SGS、日本住友等国外著名刀具公司先后推出了
(Ti，Al)N涂层铣刀，它们能直接高速切削淬硬钢，在淬硬钢的半精及精加工中发挥着巨大作用。实验证明，(Ti，AI)N涂层铣刀是目前高速铣削淬硬
钢中最理想的刀具。
从环境保护的角度来看，迫切需要干加工技术的快速发展。(Ti，Al)N涂层刀具由于具有良好的红硬性、抗氧化性及比刀具基体和工件材料低得多的热传导系
数，成为干切削加工中最好的涂层刀具。在高温连续切削时，(Ti，Al)N干式切削性能大大强虽于TiN。(Ti，Al)N涂层铰刀在干式切削和2倍常规
切削速度的条件下，其断面磨损量远远低于(Ti，Zr)N涂层铰刀和ZrN涂层铰刀。
目前，在美、德、日等国家，(Ti，Al)N涂层刀具占所有涂层刀具的10％左右，且有上升趋势。例如，Kennametal公司的H7刀片和
Balzers公司的X．CEED刀片都是(Ti，AI)N涂层。三菱公司的MIRACLE涂层是含Al丰富的(A1，Ti)N涂层，实现了对淬火钢的直
接加工。另外，德国CemeCon公司开发的TiAlBN涂层，在加工过程中会产生“实时”现象，即通过8扩散形成BN、B2N3，从而得到有利于切削加
工的润滑涂层。日立公司还开发了在高温下具有高硬度、高韧性及低摩擦系数的TiAlCN涂层，它们适用于车、铣、滚齿、攻牙及冲压等工艺。
2．3 (Ti，x)N系涂层刀具(X=Cr，Si等)
(Ti，Cr)N涂层由于Cr元素的加入使硬度提高到3200HV左右，并有利于提高基体与涂层的结合强度，使刀具在700℃时还具有良好的抗氧化性，(Ti，Cr)-N涂层刀具适合高速加工，切削速度可达400m／min以上，是一种很有发展前景的新型涂层。
(Ti，Si)N涂层刀具的抗高温氧化性能明显提高。日立公司开发的适于硬切削的(Ti，Si)N涂层刀具具有3500HV的硬度和ll00℃的开始氧化温度，使用寿命较TiN涂层刀具延长3～5倍。
2．4 (Ti，Al，X)N系涂层刀具(X=Cr，Si，Y，zr等)
向(Ti，AI)N中添加Cr、si、Y元素可以使涂层保持高硬度，而且还具有更好的抗氧化性能，氧化温度为950℃。当致密的保护性Al2O3膜形成以
后，Cr能提高抗氧化性能，使涂层表面在高温下形成Cr2O3。
等惰性氧化物和共价键AlN，这有利于刀具在高温下保持高的硬度、韧性和结合力。这些优良性能使(Ti，Al，Cr)N涂层刀具具有更好的切削性能和长得
多的使用寿命，且端面磨损量远低于(Ti，Al)N。M2高速钢麻花钻经(Cr，Ti，Al)N涂层后，在于式切削条件下钻削45#钢、
30CrMnSiA和D406A高强度钢时，钻头的寿命比未涂层的分别延长约l9倍、l5．2倍和6倍。
(Ti，Al，Zr)N涂层刀具的硬度进一步提高到3500HV左右，但加入Zr元素会在高温下形成ZrO，妨碍致密Al2O3防护层的生成，从而降低其
抗氧化性。(Ti，Al，Si)N涂层刀具的氧化温度为1100℃，切削性能及耐磨性明显优于(Ti，Al)N涂层。目前，Teer公司已经将
(Ti，Al，Cr)N、(Ti，Al，Si)N等涂层刀具用于对耐磨性、耐腐蚀性有较高要求的工件上。
2．5 其它非Ti基涂层刀具
日立公司以Cr元素代替Ti元素，开发出具有润滑性的(Cr，Si)N涂层刀具及具有超强耐氧化性的Al，Cr，Si)N涂层刀具。它们更适用于铝、不锈钢等粘结性强的材料加工。
Balzers公司开发的G6刀具是(A1，Cr)N涂层，它的性能明显优于Ti基涂层，具有3200HV的显微硬度，使用温度达到1000℃，韧性超
过，Ti基涂层，可显著减小刀具的摩擦磨损，显著延长使用寿命，更适合断续切削和难加工材料的加工。BA-LINITAI_GRONA涂层是G6刀具的首
种产品，该铣刀和滚刀适用于非合金钢、高强度和高硬度钢的干式切削，也适用于高热应力的加工。
3 多元多层复合涂层刀具的切削性能
3．1 简单多层复合涂层刀具
多元涂层与基体的热膨胀系数和弹性模量存在差异，在结构和性能上的匹配性较差，刀具往往会过早失效。多层梯度结构能极大地缓冲这些缺陷，增大涂层与基体的
结合力；多层界面可打断柱状晶的生长，阻碍裂纹的扩展，提高表面的硬度；涂层和过渡层组成了稳定的耐磨损耐冲击强化区，提高了韧性，从而使涂层的使用性能
增强。目前，应用得较多的是层数在2～7之间的涂层刀具。
最早的多层涂层刀具是由TiN、TiC和Ti(C，N)组成的，每层涂层厚为数微米。TiC／TiN双涂层刀具兼有TiC的高硬度和高耐磨性，并有TiN
良好的耐冲击性和良好韧性，涂层与钢之间的摩擦系数小，抗氧化温度达700℃左右，它能满足高强度钢的高速精加工要求。TiN／Ti(C，N)双涂层能提
高刀具的使用寿命、耐蚀性及抗开裂性。它的丝锥攻削铸铁件螺孔，攻丝效率平均提高5．59倍；它的高速钢钻头钻削40Cr钢，切削寿命比涂TiN的钻头长
3倍。
A12O3涂层有很多优良的性能，但Al2O3。与基体的结合强度较差。由于TiC、TiN的热膨胀系数接近基体，所以常用作多层涂层的底层。美国
Carmet公司生产的牌号为54S的刀片是在含有TiC的基体上涂5／μm厚的Al2O3涂层，其抗后刀面磨损性能优于TiC和AI2O3涂层，用于高
速切削时具有良好的切削性能。
刘建华等采用多弧离子镀方法，在YG6、YTl4硬质合金基体上沉积ZrN／TiN复合涂层，涂层刀具切削力降低了20％；提高了涂层刀具的耐磨性能，有效地缓解了硬质合金刀具的后刀面磨损。
三涂层的组合方式很多，例如TiC／Ti(C，N)／TiN、TiC／TiN／Al2O3、
TaC／TiC／TiN等，它们都是利用各涂层的优点，根据不同的切削条件组合而成的。最常见的是TiC／Ti(C，N)／TiN涂层，它的切削及耐磨性
能好于TiC／TiN双涂层，大多数涂层刀具厂家都有这种涂层刀具。Sandvik公司的GC415刀片是TiC／TiN／Al2O3涂层，其抗磨损能力
优于Si3N4。日本不二越公司开发的SG新型涂层，其结构为TiN／Ti(C，N)／Ti，它的结合强度高，表层为Ti系特殊涂层，具有极好的耐热性。
黄元林等在LF6防锈铝的基体上采用多弧离子镀技术沉积了Ti(C，N)／TiN／Ti(C，N)／TiN／Ti(C，N)／TiN 6层涂层，它的结合强度良好，耐磨性提高了10倍以上。
3．2 纳米复合涂层刀具
近几年来，随着纳米技术和涂镀工艺的发展，纳米复合涂层刀具已引起了广大研究者的关注。尽管这些涂层大多是实验室的结果，但它们显示出了良好的切削前景，
将是今后涂层刀具的应用热点。21世纪以来，TIN／(Ti，Al)N、TiN／Ti(C，N)、TiN／CrN等纳米复合涂层刀具已在世界发达国家中逐
渐实现了商业化，使用寿命延长了近10倍。
住友公司开发的ACl05G等牌号的刀具是TiN／AlN纳米复合涂层，层数可达2000层，每层厚度约为lnm。这种涂层的硬度接近CBN，抗剥离性
强，而且可显著改善刀具表面粗糙度，其寿命是TiN、(Ti，Al)N涂层的2～3倍。Balzers公司的FU—TUNA NANO和FUTUNA
TOP刀片是2种(Ti，Al)N纳米复合涂层，其硬度约为3300HV，氧化温度为900℃。(Ti，AI)N还可与其它涂层组成复合涂层，目前
(Ti，Al)N／Al2O3涂层已研究成功，其硬度可达4000HV，涂层数为400层，单层厚度为5nm，切削性能优于TiC／Al2O3／TiN涂
层刀具。CemeCon公司利用磁控溅射生产的(Ti，Al)N／Al2O3。
涂层，温度低于450℃，在高性能合金材料上取得了满意的结果。日立公司开发的(Ti，Si)N纳米复合涂层刀具，其加工效率可提高2倍以上。同时，该公
司还开发了适用于软钢加工的(Cr，Si)N纳米复合涂层刀具。三菱综合材料神户工具采用先进的单相(A1，Ti，Si)N纳米复合涂层技术生产的立铣
刀，氧化温度达到1300℃，与基材的结合力达l00N，可大幅延长刀具的寿命。
4 结语
涂层刀具在切削加工中的应用效果十分显著，特别适用于高速切削、干切削及难加工材料的加工，尤其是在数控机床及自动线加工中经济效果显著。涂层刀具延长了
刀具的使用寿命增大了机械加工的切削用量，提高了工件的表面质量，改善了切削环境。多元多层复合涂层刀具，尤其是纳米复合涂层刀具可以发挥多种材料的优
点，大大提高了刀具的切削性能和耐磨性能，成为刀具涂层体系中较完美的设计，并为超硬涂层在刀具业上的扩大应用提供了广阔空间。目前，国外先进的涂层刀具
技术已经发展到了第5代水平，而国内还仍在第2代技术水平上，比国外的技术落后l0年左右。我国涂层刀具的理论研究基本上与国外接轨，但如何指导工业化生
产及进一步进行新技术的研发必须引起我们的思考和重视。
引用出處：
http://www.cnsaw.com/HtmlPage/PatentHtml/NPatent6751.html
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摘要:涂层刀具
是一种先进的切削工具，由于其优良的切削性能而备受人们关注。综述了各种涂层刀具的切削性能及其在切削
加工中的应用现状。涂层刀具的种类从单涂层刀具发展到多元复合涂层刀具；涂层的层数从单层发展到多层，而且各单涂层的厚度趋于纳米化。因此，纳米复合涂层
刀具将是今后涂层刀具的应用热点。与未涂层刀具相比，涂层刀具可有效地延长刀具的使用寿命，使刀具获得良好的综合机械性能，从而大幅度地提高其机械加工
效率。
关键词:涂层刀具 切削性能耐磨性能实际应用
Cutting Performance and Application of Coated Cutting Tools
ZHAO Shilul ，ZHANG Junl ，LIU Changshen9
(1
Key Laboratory of Materials Anisotropy and Texture
Engineerin9，Northeastern University，Shenyan9 110004；2 School of
Mechanism Engineerin9，Shenyang University，Shenyan9 110044)
Abstract The coated cutting tools are a kind of advanced cutting tool
with good cutting performance．The cut ting performance and application
of every coated cutting tool in cutting machining are outlined．They
have been deve loped from single metal coated cutting tools to
multi-constituent coated cutting tools．Then the coalings have been
im—proved from the single layer to multilayer，and the nano composite
coatings are the development trend．So the nano—composite coated cutting
tools will be the application hotspot in the future．The service life
of coated cu tting tools andtheir comprehensive mechanical property can
be enhanced more effectively than their uncoated counterparts，thus the
mechanical processing efficiency is improved largely．
Key words coated cutting tools，cut ting performance，wear resistance，applicat ion
引言
涂层刀具的出现是刀具发展史上的重大突破，它具有良好的切削性能，而且涂层材料作为化学屏障和热屏障，减小了月牙洼磨损，耐磨性良好。与未涂层刀具相比，
涂层刀具加工精度提高0．5～1级，刀具消耗费用降低20％～50％，耐磨性提高2～10倍，切削速度提高25％～70％，使用寿命延长3～5倍 。
多年来，困内外涂层刀具的研究主要集中在TiN涂层上，并取得了一定的成效，目前TiC、TiN等单涂层刀具已经大量产业化。为了进一步提高涂层刀具的使
用性能，以(Ti，Al)N涂层为代表的多元复合涂层刀具近10年得到了广泛的应用。目前，多元多层复合涂层刀具的发展在国内尚属于起步阶段，以期获得更
完善的综合性能。
1 单涂层刀具的切削性能
1．1 TiC系涂层刀具
TiC涂层刀具的优越性表现在高的切削速度和优良的抗机械磨损、磨料磨损性能上。用涂层刀具车削中碳钢时，其后刀面及前刀面磨损速度分别只有未涂层刀具的
l／10及1／l00，具有良好的抗月牙洼磨损能力；在耐磨性相同时，其切削钢的速度可提高50％～l00％，有时可高达2～3倍；铣削45#钢时，其刀
具耐磨性比硬质合金铣刀高3倍，切削效率可提高50％。TiC涂层刀具具有较小的切削力和较低的切削温度，应用温度为300℃左右。
但是，TiC涂层脆性大，不耐冲击。在沉积TiC涂层时，基体与涂层之间生成脆性的中间层η相(Co3
W3C)。这是由于C的不足，WC置换生成W2C，它与WC的粘合剂Co结合生成η相。η相过厚会造成TiC涂层的破碎。实验证明，η相控制在1～2μm
时刀具耐磨性高，涂层不会产生宏观裂纹或脱落现象。
TiC涂层刀具适合在中速或高速条件下使用。这是由于在高速高温下，TiC涂层刀具具有良好的抗扩散和抗氧化性能；而在低速低温下，刀具磨损以粘结磨损和
磨料磨损为主，涂层刀具表面脆性较大，抗拉强度低，而且还常常存在残余应力，容易产生剥落和崩刃现象，刀具耐磨性甚至还低于未涂层的刀具。
1．2 TiN系涂层刀具
TiN涂层月具是第一种产、业化、并在刀具行业得到广泛应用的硬质涂层刀具。目前国内外的刀具公司都有TiC和TiN涂层牌号的产品。尽管经过30多年的
发展，涂层家族已出现了许多新的成员，但至今主流涂层仍是TiN涂层，同时它也是制备其它高性能涂层的基础。
与TiC涂层刀具相比，TiN涂层刀具具有更低的摩擦系数和切削变形系数，因而切削力也更小。而且它的抗粘结温度高，切削温度为500℃左右，抗月牙洼磨
损性能好。TiN涂层刀具适用于硬质难加工材料及精密、形状复杂的轴承等耐磨件，对易粘结在刀具前刃面上的工件，切削效果更明显。目前发达国家中，TiN
涂层刀具的使用率占刀具总数的50％～70％，有些不可重磨的复杂刀具的使用率已超过90％。经TiN涂层后的丝锥耐磨性可提高5～10倍；钻头耐磨性提
高3～10倍；铣刀耐磨性提高6～10倍。TiN涂层刀具的使用寿命也得到了普遍的延长，涂层后的高速钢钻头寿命延长5～7倍；硬质合金铣刀的寿命延长
3～11倍；M3滚刀的寿命提高8倍多。
1．3 Al2O3系涂层刀具
Al2O3涂层是氧化物陶瓷涂层，它的刀具切削性能优于TiC和TiN涂层刀具。Al2O3涂层刀具具有更好的化学稳定性和抗高温氧化能力，因此具有更好
的抗月牙洼磨损和抗刃口热塑性变形的能力，适用于陶瓷刀具因脆性大而易于崩刃和打刀的场合。在连续切削的条件下，涂层的耐磨性和热稳定性是影响刀具耐磨性
的主要因素。Al2O3。涂层刀具由于具有高的硬度和优良的抗氧化能力，其切削性能优于TiC涂层刀具；但在断续切削条件下，由于有冲击力的作用，涂层的
韧性成为影响耐磨性的主要因素。Al2O3涂层刀具的韧性较差，故其耐冲击性能远不如TiC和TiN涂层刀具。用Al2O3
涂层的硬质合金刀具加工汽车铸铁刹车盘、刹车鼓和轴承盖时，其耐磨性比TiC涂层刀具高2～4倍，比普通的硬质合金刀具高6～8倍。
1．4 其它XN系涂层刀具(x=Cr，Zr，Hf等))
CrN系涂层因其具有良好的抗氧化、耐腐蚀及抗磨损性能而受到较多的关注。它在抗微动磨损上表现尤佳，抗氧化温度高达700℃，但脆性比较大。CrN涂层
刀具主要用于塑胶模具、冲头等零部件的加工，由于它是无钛涂层，可以有效地切削钛、钛合金及铝合金等软材料，而且它可达到极高的沉积速率且其工艺较易控
制，有利于大批量的工业生产，所以更加具有实际意义。
ZrN系涂层刀具的耐磨性是TiN涂层刀具的3倍，涂层与基体有很牢固的结合强度，因此有很高的耐冲击性，它的抗氧化温度为700℃，具有较好的化学稳定
性能。ZrN涂层刀具已在铝合金、铜合金及一些精密工件的切削加工上获得了广泛的应用。由于ZrN涂层可以减少与Ti合金的粘结磨损，很适用于切削Ti及
Ti合金，用于Ti合金钢板的ZrN涂层钻头的寿命比TiN涂层钻头的长l倍多。J A
Sue等将ZrN、TiN等涂层与镍铬718合金配副，在500℃时ZrN的耐高温磨损性能优于TiN涂层。Jie
Gu等将ZrN涂层应用于高速切削刀具，能有效降低刀具的磨损，提高工件的切削质量。
HfN系涂层的热膨胀系数非常接近硬质合金基体，刀具的热应力很小，不易崩刀。而且与很多高熔点材料相比，HfN涂层的热稳定性和化学稳定性高，在温度高
达1200℃时仍有3000HV的硬度，没有生成脆性η相，因此HfN涂层刀具具有良好的耐磨性能。目前，美国Teledyne公司牌号为HN+4的刀片
及德国Walter公司牌号为WHN的刀片都是HfN涂层刀片。
此外，由于TiC、TiN涂层与钛合金和铝合金材料之间的亲和力会使摩擦力增大，产生粘屑。而BN、VN、Mo2N、Cr2O3等涂层化学稳定性好，适于切削Ti、Cu、Al及其合金材料。
2多元复合涂层刀具的切削性能
单涂层刀具由于基体与涂层两者的弹性模量及热膨胀系数相差较大，晶格类型也不尽相同，导致残余应力增加、结合力较低。在单涂层中加入新的元素(如加入Cr
和Y提高抗氧化性，加入Zr、V、B和Hf提高耐磨性，加入Si提高硬度和抗化学扩散)制备出多元复合涂层，可降低涂层的成分离析效应，并明显提高涂层刀
具的切削性能及耐磨性能。
2．1 Ti(C，N)系涂层刀具
Ti(C，N)涂层兼有TiC的高硬度和TiN的良好韧性，在涂镀过程中可通过连续改变C和N的成分来控制涂层的性质，形成不同成分的梯度结构，减小涂层
的内应力，阻止裂纹扩展，减少崩刃。Ti(C，N)涂层刀具有效地控制了脆性l相的生成，提高了刀具的耐磨性及韧性。Ti(C，N)高韧性涂层刀具特别适
用于铣削、攻牙、冲压、成型及滚齿的加工，在高速切削时比YTl4、YTl5硬质合金刀具的耐磨性高5～8倍。近年来，以Ti(C，N)为基的四元成分新
涂层材料，如TiZrCN、TiAlCN、TiSiCN等也纷纷出现。
成都工具研究所开发了我国首创的Ti-C-N-O-A1和Ti-C-N-B 2个系列的高性能涂层，具有优异的机械性能和切削性能，主要用于汽车刀具及Hertel系列螺纹梳刀片上。
2．2 (Ti，Al)N系涂层刀具
(Ti，Al)N涂层既具有接近TiC的高硬度、高耐磨性，又具有与TiN涂层相当的结合强度。当温度超过750℃时，Al元素使涂层的外表面形成一层极
薄的非晶态Al2O3,从而形成硬质惰性保护涂层，可以阻止进一步氧化，大大提高涂层的抗氧化性。所以(Ti，Al)N涂层具有优于TiC、TiN、
Ti(C，N)等涂层的机械物理性能，这使得它适用于高速切削和干式切削。
(Ti，Al)N涂层刀具能有效地用于连续高速切削，尤其适用于高合金钢、不锈钢、高硅铝合金、钛合金、镍合金等工件。在要求高耐磨性的条件下，TiN涂
层刀具刚到磨损平缓区就超出切削要求而失效，而(Ti，Al)N涂层刀具经过平缓区后才开始磨损加剧而失效。又鉴于TiN涂层在高温性能方面所表现的不
足，(Ti，Al)N涂层刀具有望部分或完全替代TiN，刀具寿命比TiN延长3～4倍。近年来，德国SGS、日本住友等国外著名刀具公司先后推出了
(Ti，Al)N涂层铣刀，它们能直接高速切削淬硬钢，在淬硬钢的半精及精加工中发挥着巨大作用。实验证明，(Ti，AI)N涂层铣刀是目前高速铣削淬硬
钢中最理想的刀具。
从环境保护的角度来看，迫切需要干加工技术的快速发展。(Ti，Al)N涂层刀具由于具有良好的红硬性、抗氧化性及比刀具基体和工件材料低得多的热传导系
数，成为干切削加工中最好的涂层刀具。在高温连续切削时，(Ti，Al)N干式切削性能大大强虽于TiN。(Ti，Al)N涂层铰刀在干式切削和2倍常规
切削速度的条件下，其断面磨损量远远低于(Ti，Zr)N涂层铰刀和ZrN涂层铰刀。
目前，在美、德、日等国家，(Ti，Al)N涂层刀具占所有涂层刀具的10％左右，且有上升趋势。例如，Kennametal公司的H7刀片和
Balzers公司的X．CEED刀片都是(Ti，AI)N涂层。三菱公司的MIRACLE涂层是含Al丰富的(A1，Ti)N涂层，实现了对淬火钢的直
接加工。另外，德国CemeCon公司开发的TiAlBN涂层，在加工过程中会产生“实时”现象，即通过8扩散形成BN、B2N3，从而得到有利于切削加
工的润滑涂层。日立公司还开发了在高温下具有高硬度、高韧性及低摩擦系数的TiAlCN涂层，它们适用于车、铣、滚齿、攻牙及冲压等工艺。
2．3 (Ti，x)N系涂层刀具(X=Cr，Si等)
(Ti，Cr)N涂层由于Cr元素的加入使硬度提高到3200HV左右，并有利于提高基体与涂层的结合强度，使刀具在700℃时还具有良好的抗氧化性，(Ti，Cr)-N涂层刀具适合高速加工，切削速度可达400m／min以上，是一种很有发展前景的新型涂层。
(Ti，Si)N涂层刀具的抗高温氧化性能明显提高。日立公司开发的适于硬切削的(Ti，Si)N涂层刀具具有3500HV的硬度和ll00℃的开始氧化温度，使用寿命较TiN涂层刀具延长3～5倍。
2．4 (Ti，Al，X)N系涂层刀具(X=Cr，Si，Y，zr等)
向(Ti，AI)N中添加Cr、si、Y元素可以使涂层保持高硬度，而且还具有更好的抗氧化性能，氧化温度为950℃。当致密的保护性Al2O3膜形成以
后，Cr能提高抗氧化性能，使涂层表面在高温下形成Cr2O3。
等惰性氧化物和共价键AlN，这有利于刀具在高温下保持高的硬度、韧性和结合力。这些优良性能使(Ti，Al，Cr)N涂层刀具具有更好的切削性能和长得
多的使用寿命，且端面磨损量远低于(Ti，Al)N。M2高速钢麻花钻经(Cr，Ti，Al)N涂层后，在于式切削条件下钻削45#钢、
30CrMnSiA和D406A高强度钢时，钻头的寿命比未涂层的分别延长约l9倍、l5．2倍和6倍。
(Ti，Al，Zr)N涂层刀具的硬度进一步提高到3500HV左右，但加入Zr元素会在高温下形成ZrO，妨碍致密Al2O3防护层的生成，从而降低其
抗氧化性。(Ti，Al，Si)N涂层刀具的氧化温度为1100℃，切削性能及耐磨性明显优于(Ti，Al)N涂层。目前，Teer公司已经将
(Ti，Al，Cr)N、(Ti，Al，Si)N等涂层刀具用于对耐磨性、耐腐蚀性有较高要求的工件上。
2．5 其它非Ti基涂层刀具
日立公司以Cr元素代替Ti元素，开发出具有润滑性的(Cr，Si)N涂层刀具及具有超强耐氧化性的Al，Cr，Si)N涂层刀具。它们更适用于铝、不锈钢等粘结性强的材料加工。
Balzers公司开发的G6刀具是(A1，Cr)N涂层，它的性能明显优于Ti基涂层，具有3200HV的显微硬度，使用温度达到1000℃，韧性超
过，Ti基涂层，可显著减小刀具的摩擦磨损，显著延长使用寿命，更适合断续切削和难加工材料的加工。BA-LINITAI_GRONA涂层是G6刀具的首
种产品，该铣刀和滚刀适用于非合金钢、高强度和高硬度钢的干式切削，也适用于高热应力的加工。
3 多元多层复合涂层刀具的切削性能
3．1 简单多层复合涂层刀具
多元涂层与基体的热膨胀系数和弹性模量存在差异，在结构和性能上的匹配性较差，刀具往往会过早失效。多层梯度结构能极大地缓冲这些缺陷，增大涂层与基体的
结合力；多层界面可打断柱状晶的生长，阻碍裂纹的扩展，提高表面的硬度；涂层和过渡层组成了稳定的耐磨损耐冲击强化区，提高了韧性，从而使涂层的使用性能
增强。目前，应用得较多的是层数在2～7之间的涂层刀具。
最早的多层涂层刀具是由TiN、TiC和Ti(C，N)组成的，每层涂层厚为数微米。TiC／TiN双涂层刀具兼有TiC的高硬度和高耐磨性，并有TiN
良好的耐冲击性和良好韧性，涂层与钢之间的摩擦系数小，抗氧化温度达700℃左右，它能满足高强度钢的高速精加工要求。TiN／Ti(C，N)双涂层能提
高刀具的使用寿命、耐蚀性及抗开裂性。它的丝锥攻削铸铁件螺孔，攻丝效率平均提高5．59倍；它的高速钢钻头钻削40Cr钢，切削寿命比涂TiN的钻头长
3倍。
A12O3涂层有很多优良的性能，但Al2O3。与基体的结合强度较差。由于TiC、TiN的热膨胀系数接近基体，所以常用作多层涂层的底层。美国
Carmet公司生产的牌号为54S的刀片是在含有TiC的基体上涂5／μm厚的Al2O3涂层，其抗后刀面磨损性能优于TiC和AI2O3涂层，用于高
速切削时具有良好的切削性能。
刘建华等采用多弧离子镀方法，在YG6、YTl4硬质合金基体上沉积ZrN／TiN复合涂层，涂层刀具切削力降低了20％；提高了涂层刀具的耐磨性能，有效地缓解了硬质合金刀具的后刀面磨损。
三涂层的组合方式很多，例如TiC／Ti(C，N)／TiN、TiC／TiN／Al2O3、
TaC／TiC／TiN等，它们都是利用各涂层的优点，根据不同的切削条件组合而成的。最常见的是TiC／Ti(C，N)／TiN涂层，它的切削及耐磨性
能好于TiC／TiN双涂层，大多数涂层刀具厂家都有这种涂层刀具。Sandvik公司的GC415刀片是TiC／TiN／Al2O3涂层，其抗磨损能力
优于Si3N4。日本不二越公司开发的SG新型涂层，其结构为TiN／Ti(C，N)／Ti，它的结合强度高，表层为Ti系特殊涂层，具有极好的耐热性。
黄元林等在LF6防锈铝的基体上采用多弧离子镀技术沉积了Ti(C，N)／TiN／Ti(C，N)／TiN／Ti(C，N)／TiN 6层涂层，它的结合强度良好，耐磨性提高了10倍以上。
3．2 纳米复合涂层刀具
近几年来，随着纳米技术和涂镀工艺的发展，纳米复合涂层刀具已引起了广大研究者的关注。尽管这些涂层大多是实验室的结果，但它们显示出了良好的切削前景，
将是今后涂层刀具的应用热点。21世纪以来，TIN／(Ti，Al)N、TiN／Ti(C，N)、TiN／CrN等纳米复合涂层刀具已在世界发达国家中逐
渐实现了商业化，使用寿命延长了近10倍。
住友公司开发的ACl05G等牌号的刀具是TiN／AlN纳米复合涂层，层数可达2000层，每层厚度约为lnm。这种涂层的硬度接近CBN，抗剥离性
强，而且可显著改善刀具表面粗糙度，其寿命是TiN、(Ti，Al)N涂层的2～3倍。Balzers公司的FU—TUNA NANO和FUTUNA
TOP刀片是2种(Ti，Al)N纳米复合涂层，其硬度约为3300HV，氧化温度为900℃。(Ti，AI)N还可与其它涂层组成复合涂层，目前
(Ti，Al)N／Al2O3涂层已研究成功，其硬度可达4000HV，涂层数为400层，单层厚度为5nm，切削性能优于TiC／Al2O3／TiN涂
层刀具。CemeCon公司利用磁控溅射生产的(Ti，Al)N／Al2O3。
涂层，温度低于450℃，在高性能合金材料上取得了满意的结果。日立公司开发的(Ti，Si)N纳米复合涂层刀具，其加工效率可提高2倍以上。同时，该公
司还开发了适用于软钢加工的(Cr，Si)N纳米复合涂层刀具。三菱综合材料神户工具采用先进的单相(A1，Ti，Si)N纳米复合涂层技术生产的立铣
刀，氧化温度达到1300℃，与基材的结合力达l00N，可大幅延长刀具的寿命。
4 结语
涂层刀具在切削加工中的应用效果十分显著，特别适用于高速切削、干切削及难加工材料的加工，尤其是在数控机床及自动线加工中经济效果显著。涂层刀具延长了
刀具的使用寿命增大了机械加工的切削用量，提高了工件的表面质量，改善了切削环境。多元多层复合涂层刀具，尤其是纳米复合涂层刀具可以发挥多种材料的优
点，大大提高了刀具的切削性能和耐磨性能，成为刀具涂层体系中较完美的设计，并为超硬涂层在刀具业上的扩大应用提供了广阔空间。目前，国外先进的涂层刀具
技术已经发展到了第5代水平，而国内还仍在第2代技术水平上，比国外的技术落后l0年左右。我国涂层刀具的理论研究基本上与国外接轨，但如何指导工业化生
产及进一步进行新技术的研发必须引起我们的思考和重视。
引用出處：
http://www.cnsaw.com/HtmlPage/PatentHtml/NPatent6751.html
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