Die richtige Oberflächenvorbereitung auf kleinen runden Werkzeugen kann die Standzeit erhöhen, Bearbeitungszykluszeiten verkürzen und die Qualität der bearbeiteten Oberfläche verbessern. Die Auswahl der richtigen Werkzeugbeschichtung für Ihre Bearbeitungsanforderungen kann jedoch verwirrend und arbeitsintensiv sein.
Jede Beschichtung hat sowohl Vor- als auch Nachteile bei der Bearbeitung. Wird eine ungeeignete Beschichtung gewählt, kann dies zu einer geringeren Standzeit als bei einem unbeschichteten Werkzeug führen und manchmal sogar mehr Probleme verursachen als vor der Beschichtung .
Es stehen viele Arten von Werkzeugbeschichtungen zur Auswahl, einschließlich PVD-Beschichtungen, CVD-Beschichtungen und Verbundbeschichtungen, die abwechselnd PVD und CVD beschichten usw. Diese Beschichtungen können leicht von Werkzeugherstellern oder Beschichtungslieferanten bezogen werden. Boden.
In diesem Artikel werden die gemeinsamen Eigenschaften einiger Werkzeugbeschichtungen und einige häufig verwendete PVD- und CVD-Beschichtungsoptionen kurz vorgestellt. Jede Eigenschaft der Beschichtung spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung, welche Beschichtung für Schneidvorgänge am vorteilhaftesten ist.
1 Eigenschaften der Beschichtung
Härte
Die durch die Beschichtung hervorgerufene hohe Oberflächenhärte ist eine der besten Möglichkeiten, die Standzeit von Werkzeugen zu erhöhen. Im Allgemeinen gilt: Je härter das Material oder die Oberfläche, desto länger hält das Werkzeug.
Beschichtungen aus Titancarbidnitrid (TiCN) haben eine höhere Härte als Beschichtungen aus Titannitrid (TiN). Durch die Erhöhung des Kohlenstoffgehalts wird die Härte der TiCN-Beschichtung um 33 Prozent erhöht, und ihre Härte reicht von etwa Hv3000 bis 4000 (je nach Hersteller).
Die Anwendung von CVD-Diamantbeschichtung mit einer Oberflächenhärte von Hv9000 auf Schneidwerkzeugen ist relativ ausgereift. Im Vergleich zu Schneidwerkzeugen mit PVD-Beschichtung hat sich die Lebensdauer von Schneidwerkzeugen mit CVD-Diamantbeschichtung um das 10- bis 20-fache erhöht. Die hohe Härte der Diamantbeschichtung und die Fähigkeit, die Schnittgeschwindigkeit im Vergleich zu unbeschichteten Werkzeugen um das 2- bis 3-fache zu erhöhen, machen sie zu einer guten Wahl für das Schneiden von NE-Materialien.
Verschleißfestigkeit
Abriebfestigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit einer Beschichtung, Abrieb zu widerstehen. Während einige Werkstückmaterialien für sich genommen möglicherweise nicht zu hart sind, können während der Produktion hinzugefügte Elemente und Prozesse dazu führen, dass die Schneidkante des Werkzeugs absplittert oder stumpf wird.
Gleitfähigkeit der Oberfläche
Ein hoher Reibungskoeffizient erhöht die Schnittwärme, was zu einer verkürzten Lebensdauer der Beschichtung und sogar zum Versagen führt. Durch die Reduzierung des Reibungskoeffizienten kann die Lebensdauer des Werkzeugs erheblich verlängert werden. Eine feine, glatte oder regelmäßig strukturierte Beschichtungsoberfläche hilft, die Schnittwärme zu reduzieren, da die glatte Oberfläche Späne schnell von der Spanfläche gleiten lässt und die Wärmeerzeugung reduziert. Beschichtete Werkzeuge mit besserer Oberflächenschmierung können auch mit höheren Schnittgeschwindigkeiten bearbeitet werden als unbeschichtete Werkzeuge, wodurch eine Heißverschweißung mit dem Werkstückmaterial weiter vermieden wird.
Oxidationstemperatur
Die Oxidationstemperatur bezeichnet den Temperaturwert, bei dem sich die Beschichtung zu zersetzen beginnt. Je höher der Wert der Oxidationstemperatur, desto günstiger ist das Schneiden unter Hochtemperaturbedingungen. Obwohl die Raumtemperaturhärte der TiAlN-Beschichtung niedriger sein kann als die der TiCN-Beschichtung, hat sie sich bei der Hochtemperaturverarbeitung als viel effektiver als TiCN erwiesen. Fügen Sie WeChat: Yuki7557 hinzu, um eine Kopie des Makroprogramm-Tutorials zu senden. Dass die TiAlN-Schicht auch bei hohen Temperaturen ihre Härte behält, liegt daran, dass sich zwischen Werkzeug und Span eine Aluminiumoxidschicht bilden kann. Die Aluminiumoxidschicht kann Wärme vom Werkzeug auf das Werkstück oder die Späne übertragen. Hartmetallwerkzeuge haben typischerweise höhere Schnittgeschwindigkeiten im Vergleich zu Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl, was TiAlN zur Beschichtung der Wahl für Hartmetallwerkzeuge macht. Hartmetallbohrer und Schaftfräser sind häufig mit dieser PVD-TiAlN-Beschichtung ausgestattet.
Antihaft
Die Antihafteigenschaften der Beschichtung verhindern oder mildern die chemische Reaktion zwischen dem Werkzeug und dem zu bearbeitenden Material, wodurch die Ablagerung von Werkstückmaterial auf dem Werkzeug vermieden wird.
Bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen (z. B. Aluminium, Messing usw.) treten am Werkzeug häufig Aufbauschneiden (BUE) auf, die zu Ausbrüchen des Werkzeugs oder Werkstückabmessungen außerhalb der Toleranz führen können. Sobald das zu bearbeitende Material am Werkzeug zu haften beginnt, dehnt sich die Haftung weiter aus.
Bei der Bearbeitung eines Aluminiumwerkstücks mit einem Formgewindebohrer nimmt das am Gewindebohrer haftende Aluminium nach jedem bearbeiteten Loch zu, so dass der Durchmesser des Gewindebohrers am Ende zu groß wird, wodurch die Werkstückgröße außerhalb der Toleranz liegt und verschrottet wird. Beschichtungen mit guten Antihafteigenschaften funktionieren auch in Bearbeitungssituationen gut, in denen die Kühlmitteleigenschaften schlecht oder unzureichend konzentriert sind.
2 Häufig verwendete Beschichtungen
1 Titannitrid-Beschichtung (TiN)
TiN ist eine Allzweck-PVD-Beschichtung, die die Werkzeughärte erhöht und eine höhere Oxidationstemperatur aufweist. Die Beschichtung kann für Schnellarbeitsstahl-Schneidwerkzeuge oder Umformwerkzeuge verwendet werden, um sehr gute Bearbeitungsergebnisse zu erzielen.
2 Titancarbid-Nitrid-Beschichtung (TiCN)
Das in der TiCN-Beschichtung hinzugefügte Kohlenstoffelement kann die Härte des Werkzeugs erhöhen und eine bessere Oberflächenschmierung erzielen, was eine ideale Beschichtung für Schnellarbeitsstahlwerkzeuge ist.
3 Stickstoff-Aluminium-Titan- oder Stickstoff-Titan-Aluminium-Beschichtung (TiAlN/AlTiN)
Die in der TiAlN/AlTiN-Beschichtung gebildete Aluminiumoxidschicht kann die Hochtemperatur-Bearbeitungslebensdauer des Werkzeugs wirksam verbessern. Diese Beschichtung kann für Hartmetallwerkzeuge ausgewählt werden, die hauptsächlich im Trocken- oder Halbtrockenschnitt verwendet werden. Abhängig vom Verhältnis von Aluminium und Titan in der Beschichtung können AlTiN-Beschichtungen eine höhere Oberflächenhärte bieten als TiAlN-Beschichtungen, sodass sie eine weitere praktikable Beschichtungsoption für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung darstellen.
4 Chrom-Aluminium-Nitrid-Beschichtung (AlCrN)
Die guten Antibackeigenschaften der AlCrN-Beschichtung machen sie zur Beschichtung der Wahl bei der aufbauschneidenanfälligen Bearbeitung. Die Bearbeitungsleistung von Schnellarbeitsstahl- oder Hartmetall-Schneidwerkzeugen und Umformwerkzeugen wird nach dem Auftragen dieser fast unsichtbaren Beschichtung erheblich verbessert.
5 Diamantbeschichtung (Diamant)
Die CVD-Diamantbeschichtung kann die beste Leistung für Bearbeitungswerkzeuge für Nichteisenmetalle bieten und ist eine ideale Beschichtung für die Bearbeitung von Graphit, Metallmatrix-Verbundwerkstoffen (MMC), Aluminiumlegierungen mit hohem Siliziumgehalt und vielen anderen hochabrasiven Materialien (Hinweis: reine Diamantbeschichtung Das Schneidwerkzeug kann nicht zur Bearbeitung von Stahlteilen verwendet werden, da die Bearbeitung von Stahlteilen viel Schneidwärme erzeugt und eine chemische Reaktion verursacht, die die Haftschicht zwischen der Beschichtung und dem Werkzeug zerstört).
Es gibt verschiedene Beschichtungen zum Hartfräsen, Gewindebohren und Bohren, jede mit ihrer eigenen spezifischen Anwendung. Darüber hinaus sind auch Mehrlagenbeschichtungen erhältlich, bei denen zwischen der Oberflächenschicht und dem Werkzeugsubstrat weitere Beschichtungen eingebettet sind, die die Standzeit des Werkzeugs weiter erhöhen können.
3 Erfolgreicher Auftrag der Beschichtung
Das Erzielen einer kosteneffektiven Anwendung einer Beschichtung kann von vielen Faktoren abhängen, aber es gibt normalerweise nur eine oder wenige praktikable Beschichtungsoptionen für jede spezifische Verarbeitungsanwendung.
Die richtige Wahl der Beschichtung und ihrer Eigenschaften kann den Unterschied zwischen einer merklichen Verbesserung der Verarbeitbarkeit und einer geringen oder keiner Verbesserung ausmachen. Schnitttiefe, Schnittgeschwindigkeit und Kühlmittel können alle einen Einfluss darauf haben, wie gut eine Werkzeugbeschichtung aufgetragen wird.
Aufgrund der vielen Variablen, die bei der Bearbeitung eines Werkstückmaterials existieren, ist eine der besten Möglichkeiten, um zu bestimmen, welche Beschichtung zu wählen ist, das Probeschneiden. Beschichtungslieferanten entwickeln ständig neue Beschichtungen, um die Hochtemperaturbeständigkeit, Reibungsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit der Beschichtung weiter zu verbessern. Es ist immer gut, mit Beschichtungs-(Werkzeug-)Herstellern zusammenzuarbeiten, um die neuesten und besten Werkzeugbeschichtungen für Bearbeitungsanwendungen zu validieren.
