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很长一段时间以来,“纳米技术”在许多行业一直是一个时髦词汇。但是,在刀具涂层材料领域,纳米技术又意味着什么呢?纳米结构刀具涂层的发展近况如何呢?
定义纳米尺度可能是一个不错的出发点。被普遍接受的纳米尺度定义是指100纳米(或更小)的尺寸数量级(1纳米是1米的十亿分之一)。
然而,对于机床刀具涂层而言,问题并非如此简单。尽管纳米涂层材料的特征尺寸的确符合100nm或更小的尺度,但人们正在利用新的涂层工艺和涂层材料为许多困难的加工生产切削刀具,在某些情况下,这些涂层刀具在使用寿命和加工性能上可能远远优于传统刀具。
NanoMech公司的创始人兼首席技术官AjayMalshe博士认为,利用纳米技术来开发刀具涂层,需要具备一种与基于化学合成的观念完全不同的思维方式,在上个世纪或更长一段时间里,材料科学的发展主要是由化学合成技术推动。
Malshe博士表示,“我们基本上是以与利用化学方法相反的方式利用尺寸效应。关于材料特性的传统思维并不适用于纳米尺度。例如,对于刀具涂层而言,它可能意味着比传统材料硬度更高、强度更好的新材料,或者可能意味着在涂层上产生新的表面结构,使其可以在加工时充当一种微型断屑器。”
对于高速切削的刀具,我们应采取一定措施来保证其安全性。比如,瓦尔特要求对高速切削的刀片式刀具,使用原厂刀片锁紧螺钉以保证安全性;刀片安装时保证规定扭矩;同时在刀片更换5次后,使用新的刀片锁紧螺钉以防止螺钉因疲劳着成造成夹紧力下降,影响刀具的安全使用。
带离心力卸载的铣刀示意
同样,刀具生产商也应该采取措施来加强刀具在高速加工中的安全性。国外一些著名的刀具生产商近年来在刀片式刀具的开发中纷纷采用了技术措施来加强刀具的安全性,刀片与刀体间增加离心力卸载结构就是其中之一。左图的刀体上有一个突起,刀片的相应位置上则有一个凹坑,刀片的离心力可由刀片与刀体间的摩擦力、螺钉的支承力和离心力卸载结构的支承力共同承担,这样抵御刀片飞出的能力得到了加强。