CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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多弧离子镀工艺对硬质合金PCB铣刀涂层性能的影响

杨小璠 林海洋 陈艺聪 纪荣杰 沈志煌 李凌祥

杨小璠, 林海洋, 陈艺聪, 纪荣杰, 沈志煌, 李凌祥. 多弧离子镀工艺对硬质合金PCB铣刀涂层性能的影响[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2023, 43(5): 586-591. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0123
引用本文: 杨小璠, 林海洋, 陈艺聪, 纪荣杰, 沈志煌, 李凌祥. 多弧离子镀工艺对硬质合金PCB铣刀涂层性能的影响[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2023, 43(5): 586-591. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0123
YANG Xiaofan, LIN Haiyang, CHEN Yicong, JI Rongjie, SHEN Zhihuang, LI Lingxiang. Effect of multi-arc ion plating process on coating performance of cemented carbide PCB milling cutter[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2023, 43(5): 586-591. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0123
Citation: YANG Xiaofan, LIN Haiyang, CHEN Yicong, JI Rongjie, SHEN Zhihuang, LI Lingxiang. Effect of multi-arc ion plating process on coating performance of cemented carbide PCB milling cutter[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2023, 43(5): 586-591. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0123

多弧离子镀工艺对硬质合金PCB铣刀涂层性能的影响

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0123
基金项目: 福建省高校产学研合作项目(2022H6030) ;福建省自然科学基金(2021J01853) ; 福厦泉自创区协同专项(3502ZCQXT2021004)
详细信息
    作者简介:

    杨小璠,女,1972年生,副教授。主要研究方向:先进制造技术。E-mail:yangxf@jmu.edu.cn

  • 中图分类号: TG71; TG135.5

Effect of multi-arc ion plating process on coating performance of cemented carbide PCB milling cutter

  • 摘要: 在硬质合金PCB(printed circuit board)铣刀表面制备高性能的硬质涂层,可以改善切削过程中刀具快速磨损的问题。采用多弧离子镀涂层技术在YG06硬质合金试片及PCB铣刀基体上分别制备AlCrN单涂层、CrN/AlCrN复合涂层以及AlCrSiN/AlCrN纳米复合涂层,利用压痕仪及扫描电镜分析观察3种涂层的力学性能及形貌特征,且在相同条件下对3种PCB涂层铣刀进行涂层性能对比试验,分析刀具磨损机理。结果表明:3种工艺方案的涂层均有较好的膜基结合力;AlCrSiN/AlCrN纳米复合涂层铣刀使用寿命最长,约为CrN/AlCrN复合涂层铣刀的1.5倍,AlCrN单涂层铣刀的1.9倍;且其涂层的致密性和表面质量最好,更适用于IT158覆铜板的高速切削加工。

     

  • 图  1  试验中使用的铣刀

    Figure  1.  Milling cutter used in the test

    图  2  靶材分布示意图

    Figure  2.  Distribution of target materials

    图  3  涂层压痕形貌

    Figure  3.  Coating indentation morphology

    图  4  不同涂层工艺的铣刀表面形貌图

    Figure  4.  Surface topography of milling cutters with different coating processes

    图  5  不同涂层工艺的铣刀截面形貌图

    Figure  5.  Cross-sectional topography of milling cutters with different coating processes

    图  6  圆周刃后刀面磨损曲线图

    Figure  6.  Flank wear curve of circumferential edge

    图  7  不同涂层工艺的铣刀圆周刃磨损形貌

    Figure  7.  Wear morphology of milling cutter circumferential edge with different coating processes

    图  8  不同涂层工艺的铣刀圆周刃后刀面磨损形貌

    Figure  8.  Flank wear morphology of the milling cutter with different coating processes

    表  1  刀具基体信息表

    Table  1.   Base parameters of tools

    刀具规格
    (刃径 ×
    刃长 ×
    全长)
    刀具
    基体
    材料
    刀具参数
    齿数
    n
    螺旋角 (右)
    α/(°)
    圆周前角
    β /(°)
    圆周后角
    γ /(°)
    ϕ1.0 mm×
    9.0 mm×
    38.1 mm
    YG06 6 30
    −3 15
    下载: 导出CSV

    表  2  沉积工艺参数

    Table  2.   Deposition process parameters


    沉积
    时间
    t
    min
    工作
    压强
    p
    Pa
    基体偏压
    (负值)
    U
    V
    N2
    流量
    q
    cm3/min
    靶材电流
    I
    A
    Cr AlCr AlCrSi AlCr
    A 90 4 40~150 250 150 150
    B 60 4 40~150 250 90 150 150
    C 60 4 40~150 250 150 200 150
    下载: 导出CSV

    表  3  PCB的铣削加工条件

    Table  3.   Milling conditions of PCB milling cutter

    加工参数 取值
    主轴转速 n / (r·min−1) 42×103
    行刀速度 vf / (mm·s−1) 4
    下刀速度 vd / (m·min−1) 0.3
    退刀速度 vt / ( m·min−1) 10
    切削深度 ap / mm 6
    切削方式 槽铣
    冷却方式 气冷
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-08
  • 修回日期:  2023-01-18
  • 录用日期:  2023-02-10
  • 网络出版日期:  2023-12-07
  • 刊出日期:  2023-10-20

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