涂层刀具技术要求及检测方法

1涂层刀具技术要求及检测方法本文件规定了涂层刀具的术语和定义、涂层分类、技术要求、试验方法、检验规则及标志、使用说明书、包装、运输和贮存内容。本文件适用于涂层刀具。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T230.1金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T1172黑色金属硬度及强度换算值GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T6462金属和氧化物覆盖层厚度测量显微镜法JB/T7707离子镀硬膜厚度试验方法球磨法JB/T8554气相沉积薄膜与基体附着力的划痕试验方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1涂层刀具coatedtool是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物（也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上）而制备的刀具。具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具寿命提高3～5倍以上，提高切削速度20%～70%，提高加工精度0.5～1级，降低刀具消耗费用20%～50%。4涂层分类4.1硬质合金刀具可采用物理气相沉积（PVD）方法和化学气相沉积（CVD）方法制作，应用于整体硬质合金刀具的物理气相沉积（PVD）涂层种类十分广泛，而用于整体硬质合金刀具的化学气相沉积（CVD）涂层种类较少，以金刚石类型涂层为主。4.2硬质合金刀具应根据刀具的品种、被加工材料和切削参数等要求选择适合的涂层。5技术要求5.1涂前刀具的表面质量5.1.1被涂刀具表面应是光亮的磨光面，刀具各工作表面上不得有锈斑、磨糊、氧化、崩刃等缺陷，要求刃口上无毛刺。5.1.2前、后刀面上的表面粗糙度应达到Ra<0.8～1.25µm。5.2外观5.2.1涂层后刀具部分不应有崩刃、裂纹、磁纹、磁性和弧斑等影响使用性能的缺陷。25.2.2同一炉涂层色泽应具有一致性。5.2.3涂层表面的膜层应完整，无膜层脱落。5.3尺寸和公差涂层刀具的尺寸及偏差和形位误差应按相应检测规范进行检测。5.4涂层厚度涂层厚度应大于或等于1μm。5.5刀具基体材料5.5.1涂层刀具的基体材料与涂层材料应合理匹配，须根据不同的加工要求选用。5.5.2涂层高速钢刀具的基体，既可用W6Mo5Cr4V2(M2)的通用型高速钢，也可用含钴的超硬高速钢和粉末冶金高速钢(PMHSS)或者是整体采用硬质合金钨钢制成的钨钢刀片。5.5.3加工钛合金时，宜使用含钴超硬高速钢如W2Mo9Cr4VCo8(M42)作为刀具的基体材料。5.5.4涂层滚刀，当以正常切削速度(小于45m/min)加工齿轮时应选择韧性较好的W6Mo5Cr4V2高速钢作为刀具的基体材料；在高速滚齿时(切削速度大于100m/min)，应选用耐热性和耐磨性较高的含钴超硬高速钢或CW9Mo3Cr4VN高速钢为刀具的基体材料。5.5.5涂层硬质合金刀具的基体，在加工钢材时，宜选择加工钢材的硬质合金，如WC-TiC-Co或WC-TiC-TaC-Co类合金；加工铸铁和有色金属时，宜选择WC-Co类合金。5.6硬度涂层刀具硬度应符合产品生产相关技术文件的规定。5.7涂层结合强度涂层结合强度应符合产品生产相关技术文件的规定。6试验方法6.1涂前刀具的表面质量6.1.1涂层前刀具的表面质量应目测观察观测。6.1.2应使用表面粗糙度比较样块与刀具被测表面目测对比检查，发生争议时用双管显微镜或表面粗糙度检查仪检测。6.2外观涂层后刀具的外观用肉眼观察观测，涂层后刀具工作部分用20倍～40倍显微镜进行观察检测。6.3尺寸和公差6.3.1圆棒类刀具6.3.1.1刀具的总长和工作部分长度6.3.1.1.1检测方法：用游标卡尺沿刀具轴向测量刀具全长。工作部分长度用游标卡尺沿刀具轴向在相应的部位上测量。根据被测刀具的精度，上述项目允许用钢板尺测量。6.3.1.1.2检测器具：游标卡尺、钢板尺。6.3.1.2刀具的外径6.3.1.2.1检测方法：对于切削刃为偶数的刀具，用外径千分尺测量其对称刃，应在靠近刃尖处测量。对于切削刃为奇数的刀具，用三沟或五沟千分尺测量，应在靠近刃尖处测量。6.3.1.2.2检测器具：外径千分尺、三沟或五沟千分尺。6.3.1.3直柄刀具的柄部直径36.3.1.3.1检测方法：用外径千分尺在其柄部取三至五个位置测量，取最大偏差值。6.3.1.3.2检测器具：外径千分尺。6.3.2圆盘类刀具6.3.2.1刀具的厚度6.3.2.1.1检测方法一6.3.2.1.1.1用外径千分尺或游标卡尺在厚度方向上取三至五个位置测量，取最大偏差值。6.3.2.1.1.2检测器具：外径千分尺、游标卡尺。6.3.2.1.2检测方法二6.3.2.1.2.1对于错齿刀具和大直径刀具，将刀具置于检验平板上，用高度游标卡尺在厚度方向上取三至五个位置测量，取最大偏差值。根据被测刀具的精度，上述项目可用量块和百分表以比较法进行测量。6.3.2.1.2.2检测器具：高度游标卡尺、检验平板、四等量块、百分表及表座。6.3.2.2刀具的外径检测方法6.3.2.2.1对于等分齿的刀具，偶数齿刀具用外径千分尺或游标卡尺测量其对称齿。奇数齿刀具用外径千分尺或游标卡尺测量三至五个位置的最大弦长，取其平均值。最大弦长与刀具外径D的换算见式（1）式中：L弦——最大弦长实测平均值，mm；n——屑槽数。6.3.2.2.2对于不等分齿的刀具，可将刀具穿上芯轴在工具显微镜上检测。先将工具显微镜两顶尖之间的中心线与目镜米字线对准，记下读数。然后将刀具安装在两顶尖之间，使米字线移至刀具最大外圆处记下读数，将两次读数差的绝对值乘以2，即为刀具的外径。6.3.2.2.3检测器具：外径千分尺、游标卡尺、工具显微镜及芯轴。6.3.3矩形棒类刀具6.3.3.1刀具的总长6.3.3.1.1检测方法：用游标卡尺或钢卷尺沿刀具长度方向测量。6.3.3.1.2检测器具：游标卡尺、钢卷尺。6.3.3.2刀具的宽度和高度6.3.3.2.1检测方法：用外径千分尺或游标卡尺在宽度和高度方向上分别取三至五个位置测量，取最大偏差值。6.3.3.2.2检测器具：外径千分尺、游标卡尺。6.3.4硬质合金片状类刀具6.3.4.1刀片的厚度6.3.4.1.1检测方法：用外径千分尺在刀片上取三至五个位置测量，取最大偏差值。6.3.4.1.2检测器具：外径千分尺。6.3.4.2刀片的内切圆尺寸6.3.4.2.1检测方法：对于矩形、菱形刀片用外径千分尺测量与内切圆直径相等的两条边。对于五边形刀片用五沟千分尺测量。对于凸三边形刀片用三沟千分尺测量。6.3.4.2.2检测器具：外径千分尺、三沟千分尺、五沟千分尺。46.4涂层厚度涂层厚度可采用球痕法或横截面金相法进行检测。球痕法应按JB/T7707规定的方法进行检测；横截面金相法应按GB/T6462规定的方法进行检测。6.5刀具基体材料涂层刀具的硬质合金基材应按相应检测规范进行检测，根据实际情况可选用同批次硬质合金棒料检测结果替代。6.6硬度6.6.1检测方法：首先被测的试件应预先加工以达到硬度检测的要求。硬度计应先用标准硬度块校准，然后在标准规定部位内均匀分布三点检测，取其算术平均值。如三点的算术平均值不符合标准规定时，可补测两点，取五点的算术平均值作为最后检测结果。6.6.2对于标准规定了硬度上限值，且测试值又超过了上限值的产品，允许补充金相检验及性能试验，结果正常者可判为合格。6.6.3对于一些细小及厚度较薄的刀具用洛氏硬度计无法检测时，可检测维氏硬度，其值换算成洛氏硬度后再作评判。洛氏硬度与维氏硬度的换算应符合GB/T1172的规定。6.6.4检测器具：洛氏硬度计或维氏硬度计。6.7涂层结合强度6.7.1划痕法采用划痕机按JB/T8554规定的方法进行检测，在试验载荷为40N时，膜层不应出现被划穿透露出基体的现象。6.7.2压痕法6.7.2.1压痕法应按下述进行：6.7.2.2试样表面粗糙度：Ra≤0.4μm；6.7.2.3采用洛氏硬度计（载荷60kg）按GB/T230.1规定的方法进行试验，用金相显微镜（倍率100×)进行观察。6.7.3随炉试样6.7.3.1当整体硬质合金涂层刀具不便进行上述检测时，可使用硬质合金随炉试样检测。6.7.3.2随炉试样应放置在与被涂层刀具同炉的有效涂层区域中，上、中、下位置各放一片。大小应为不小于10mm×10mm×4mm的方块，检测面表面粗糙值Ra≤0.4μm。7检验规则7.1检验分类产品检验分为出厂检验和型式检验。7.2组批出厂检验7.3以同一工艺、同一原辅材料生产的同一规格产品为一组批。出厂检验7.3.1库存产品在出厂时都应做出厂检验，出厂检验应逐台进行。7.3.2出厂试验项目见表1。出厂试验的所有项目合格，方可出厂。7.4型式检验7.4.1型式检验项目包括本文件规定的全部项目。7.4.2型式检验在下列情况之一时进行：5——新产品或老产品转厂生产试制定型鉴定；——正式生产后，如结构设计工艺或所用材料有较大改变可能影响产品性能时；——正常生产时每年至少进行一次；——长期停产后恢复生产时；——出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；——国家质量监督机构提出要求时。7.4.3型式检验样品应从出厂检验合格的产品中随机抽取。7.4.4在型式检验中，如有任一台项不合格，则从该批产品中加倍抽样，进行不合格及该项相关要求的重复试验，重复试验合格，则判该批产品符合本标准要求。如重复试验仍有任一台项不合格，则判该批产品不合格。7.4.5型式检验技术要求及试验方法等见表1。表1检验项目1√√2√√3√√4√√5√√6—√7—√7.5抽样规则7.5.1抽样方案应按GB/T2828.1规定或约定检验规定执行。7.5.2在进行批检验时，批量为涂层刀具应不少于500把，具体检验水平由抽检方规定，但每批抽样数量不应低于批量的3%。按系统抽样从批中抽取作为样本中的单位产品，抽样间隔不小于20。7.5.3接收质量限按抽检方规定执行，接收数与拒收数按GB/T2828.1中的规定。7.6判定规则7.6.1产品采取逐项考核，按项判定。7.6.2根据抽检方规定的接收质量限判定批是否合格。若批检验不合格应加倍复验，加倍复验结果均应符合该项检验规定。8标志、使用说明书、包装、运输和贮存8.1标志8.1.1出口产品的标志应按订货合同规定。8.1.2内销产品应有如下标志：a)产品名称及型号规格；b)公司名称和地址；c)商标；d)出厂日期和批号；e)产品执行标准编号（可标注在使用说明书或包装箱上）。8.1.3包装储运图示按GB/T