7 покрытий инструментов, которые необходимо знать для высокопроизводительной обработки

Если вам нужно повысить эффективность обработки на станках с ЧПУ, стоит понять, как технология покрытия инструментов может изменить ситуацию. Вот несколько веских причин, чтобы выбрать высокоэффективное покрытие режущего инструмента для следующей проблемной работы.

Хороший карбид важен, но хорошее покрытие, нанесенное на поверхность этого карбида, часто имеет решающее значение. В этой статье мы берем интервью у доктора Джона В. Пэггетта, директора по разработке покрытий в Kyocera Hardcoating Technologies, чтобы обсудить последние разработки в области покрытий для режущих инструментов и то, как они помогают цехам повысить производительность и снизить затраты на инструменты.

Лучшие покрытия для концевых фрез, сверл, фрезеров

Kyocera SGS Precision Tools является ведущим производителем концевых фрез, сверл и фрезерных станков и предлагает множество различных покрытий инструментов. Несмотря на то, что названия запатентованы, есть старые резервы, такие как TiN и TiCN, с которыми знаком любой машинист, а также некоторые относительные новички в блоке покрытия. Вот семь лучших:

• Ti-NAMITE (нитрид титана)
• Ti-NAMITE-A (нитрид алюминия-титана)
• Ti-NAMITE-B (диборид титана)
• Ti-NAMITE-C (карбонитрид титана)
• Ti-NAMITE-X (запатентованный нанокомпозит)
• Ди-НАМИТ (кристаллический алмаз)
• Ti-NAMITE-M (собственный нанокомпозит)

Их больше, но это второй — AlTiN вместе с его кремнийсодержащим (AlTiN/Si₃ N₄ ) родственники, которые, по словам Пэггетта, в значительной степени вытеснили TiN в качестве основного покрытия для широкого спектра применений.

«Возможно, это наиболее распространенное, общеприменимое покрытие, и это хороший выбор с высокими эксплуатационными характеристиками для нержавеющих сталей и некоторых суперсплавов», — объясняет он. «Кроме того, добавление хрома в различные покрытия — например, AlTiCrN и AlCrN — повышает термическую стабильность для ряда применений при более высоких температурах».

<сильный>  Нужен ответ на технический вопрос? Задайте вопрос технической команде MSC Metalworking на форуме.

Как правильное покрытие инструмента предотвращает появление трещин, расслоение и поломку инструмента

Покрытия для режущих инструментов — это гораздо больше, чем набор эзотерических химических соединений. Не менее важен метод нанесения покрытия, а также подготовка кромки инструмента, толщина покрытия и размер зерна твердосплавной подложки.

«Сегодня многие передовые покрытия включают в себя наноструктуры, такие как нанослои или нанокомпозиты, — говорит Пэггетт. «Если предположить, что толщину этих ультратонких слоев можно контролировать в заданном диапазоне, они служат для повышения твердости и износостойкости покрытия с минимальными потерями в прочности. Эти многослойные многофазные структуры также помогают отклонять трещины, которые в противном случае распространились бы на инструмент».

По словам Пэггетта, нитридные покрытия обычно имеют толщину от 2 до 4 мм, отмечая, что напряжения между покрытием и подложкой увеличиваются с увеличением толщины покрытия. Используйте слишком большую толщину, и это может привести к расслаиванию и отказу инструмента.

И, как может подтвердить любой, кто использовал TiC или другой устаревший инструмент с CVD-покрытием, более толстые покрытия также «притупляют» инструмент, увеличивая радиус режущей кромки. Это выгодно в некоторых областях применения — например, из углеродистой стали и чугуна, — но для нержавеющей стали, алюминия, инструментальных сталей и жаропрочных сплавов, как правило, первым выбором является инструмент с острой кромкой и положительным передним углом.

Вы рассматриваете возможность высокопроизводительной обработки? Узнать, как. Читать “ Пришло время внедрить высокопроизводительную обработку?

Эволюция покрытий режущих инструментов

Конечно, технология нанесения покрытий сильно изменилась с момента появления TiC и других CVD-покрытий. Сегодня самые толстые инструменты с покрытием TiC намного острее, чем когда-то.

«Достижения в применении PVD-покрытий включают в себя конструкции катодов, которые пытаются объединить преимущества катодной дуги и магнетронного напыления», — говорит Пэггетт. «Конфигурация магнита и импульсная дуга уменьшают количество макрочастиц и обеспечивают более гладкое покрытие из катодных дуговых систем, в то время как HiPIMS (мощное импульсное магнетронное распыление) увеличивает коэффициент ионизации и скорость осаждения систем распыления. Также совершенствуются конфигурации плазменного травления, которые повышают адгезию покрытия».

Все эти разговоры о магнетронах и системах распыления могут быть пьянящей информацией. Для слесаря ​​все, что важно, — это срок службы инструмента и скорость удаления металла. Если этим металлом является алюминий, отмечает Пэггетт, присмотритесь к другому новому покрытию — дибориду титана.

ТиБ₂ отличное покрытие для алюминиевых сплавов и других цветных металлов. Его высокая твердость обеспечивает хорошую износостойкость в абразивных кремнийсодержащих алюминиевых сплавах и уменьшает нарост на кромке, что в конечном итоге приводит к выходу инструмента из строя.

И какое влияние оказывает подготовка кромок на производительность режущего инструмента?

«При рассмотрении под микроскопом кромки отшлифованных инструментов выглядят довольно шероховатыми, — говорит Пэггетт. «Выступы действуют как концентраторы напряжений, которые могут привести к преждевременному разрушению и износу режущей кромки. Но подготовка кромки сглаживает эту шероховатость, а также введение заточки, которая еще больше укрепляет кромку».

Влияние покрытий на инструмент на производительность

Любой, кто в последнее время покупал режущий инструмент, почти наверняка замечал более высокую цену, которая идет с этими усовершенствованными покрытиями — в 2-3 раза дороже «стандартных» покрытий для инструментов, действительно ли оно того стоит? Пэггетт так думает.

Потенциальное увеличение производительности зависит от широкого диапазона переменных, включая материал заготовки, геометрию инструмента, траекторию движения инструмента и станок, но в некоторых случаях возможно увеличение скорости съема материала в 10 и более раз

«Более высокая производительность и стойкость инструмента почти наверняка приведут к чистому снижению общих затрат», — добавляет он.

Конечно, более старый или маломощный станок не сможет в полной мере воспользоваться этим приростом производительности, но увеличенный срок службы инструмента все равно будет полезен.

«Учитывая это, в медицинском и аэрокосмическом секторах существуют определенные приложения, в которых они могут неохотно использовать покрытия из-за проблем с биосовместимостью или переносом материала», — говорит Пэггетт. «Однако в большинстве случаев магазинам надлежит оценивать и тестировать новые покрытия по мере их появления».

Какие ваши любимые покрытия для инструментов для труднообрабатываемых материалов? Поговорите со своими коллегами в форум по металлообработке <сильный>. [требуется регистрация]