So wählen Sie die Werkzeugbeschichtung in der Bearbeitung richtig aus, um die Standzeit zu verbessern

Die Werkzeugoberflächenbeschichtungstechnologie ist eine Oberflächenmodifikationstechnologie, die als Reaktion auf die Marktnachfrage entwickelt wurde. Seit ihrem Erscheinen in den 1960er Jahren ist diese Technologie in der Metallschneidwerkzeugindustrie weit verbreitet. Insbesondere nach dem Aufkommen der Hochgeschwindigkeits-Schneidtechnologie wurde die Beschichtungstechnologie schnell entwickelt und angewendet und wurde zu einer der Schlüsseltechnologien für die Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeugen. Diese Technologie kann durch chemische oder physikalische Methoden einen Film auf der Oberfläche des Schneidwerkzeugs bilden, so dass das Schneidwerkzeug eine hervorragende umfassende Schneidleistung erzielen kann, um die Anforderungen des Hochgeschwindigkeitsschneidens zu erfüllen.

Zusammenfassend weist die Oberflächenbeschichtungstechnologie von Schneidwerkzeugen folgende Eigenschaften auf:

1. Die Beschichtungstechnologie kann die Oberflächenhärte des Werkzeugs erheblich verbessern, ohne die Festigkeit des Werkzeugs zu verringern. Derzeit kann die Härte fast 100 GPa erreichen.

2. Mit der schnellen Entwicklung der Beschichtungstechnologie werden die chemische Stabilität und die Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit der Filme immer wichtiger, was ein Hochgeschwindigkeitsschneiden ermöglicht.

3. Schmierfilm hat eine gute Festschmierstoffleistung, die die Verarbeitungsqualität effektiv verbessern kann und auch zum Trockenschneiden geeignet ist.

4. Die Beschichtungstechnologie als letzter Prozess der Werkzeugherstellung hat wenig Einfluss auf die Werkzeuggenauigkeit und kann wiederholt werden.

Vorteile von beschichteten Schneidwerkzeugen: Kann die Lebensdauer von Schneidwerkzeugen erheblich verbessern; Schneideffizienz effektiv verbessern; die Oberflächenqualität des bearbeiteten Werkstücks deutlich verbessern; effektiv den Verbrauch von Werkzeugmaterialien reduzieren, Bearbeitungskosten reduzieren; Reduzieren Sie den Kühlmittelverbrauch, senken Sie die Kosten und schonen Sie die Umwelt.

Die richtige Oberflächenbehandlung von kleinen Kreisschneidern kann die Standzeit verlängern, die Bearbeitungszykluszeit verkürzen und die Oberflächenqualität verbessern. Es kann jedoch eine verwirrende und mühsame Aufgabe sein, die richtige Werkzeugbeschichtung gemäß den Verarbeitungsanforderungen auszuwählen. Jede Beschichtung hat sowohl Vor- als auch Nachteile beim Schneiden. Wenn eine falsche Beschichtung gewählt wird, kann die Standzeit geringer sein als bei unbeschichteten Werkzeugen und manchmal sogar mehr Probleme als zuvor.

Gegenwärtig sind viele Arten von Werkzeugbeschichtungen verfügbar, einschließlich PVD-Beschichtungen, CVD-Beschichtungen und Verbundbeschichtungen, die abwechselnd mit PVD und CVD beschichtet sind. Diese Beschichtungen können leicht von Werkzeugherstellern oder Beschichtungslieferanten bezogen werden. In diesem Dokument werden einige gemeinsame Eigenschaften von Werkzeugbeschichtungen und einige häufig verwendete Auswahlschemata für PVD- und CVD-Beschichtungen vorgestellt. Jede Eigenschaft der Beschichtung spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung, welche Beschichtung für das Schneiden am vorteilhaftesten ist.

TiN-Beschichtungen

TiN ist eine Allzweck-PVD-Beschichtung, die die Werkzeughärte und die Oxidationstemperatur verbessern kann. Die Beschichtung kann für Schneidwerkzeuge oder Umformwerkzeuge aus Schnellarbeitsstahl verwendet werden, um eine gute Verarbeitungswirkung zu erzielen.

Chromnitridbeschichtung (CrN)

Die CrN-Beschichtung ist aufgrund ihrer guten Adhäsionsbeständigkeit die bevorzugte Beschichtung bei der Verarbeitung von Chip-Tumoren. Mit dieser fast unsichtbaren Beschichtung wird die Zerspanbarkeit von HSS- oder Hartmetallwerkzeugen und Umformwerkzeugen erheblich verbessert.

Diamantbeschichtung

Die CVD-Diamantbeschichtung kann die beste Leistung für Schneidwerkzeuge aus Nichteisenmetallmaterialien bieten. Es ist eine ideale Beschichtung für die Verarbeitung von Graphit, Metallmatrix-Verbundwerkstoffen (MMC), Aluminiumlegierungen mit hohem Siliziumgehalt und vielen anderen hochabrasiven Materialien. Es kommt zu einer chemischen Reaktion, die die Haftschicht zwischen Beschichtung und Schneidwerkzeug zerstört.

Beschichtungsanlagen

Beschichtungen, die zum Hartfräsen, Gewindebohren und Bohren geeignet sind, sind unterschiedlich und haben ihre eigenen spezifischen Anwendungsfälle. Darüber hinaus können auch mehrschichtige Beschichtungen verwendet werden. Zwischen der Oberflächenschicht und der Werkzeugmatrix sind weitere Beschichtungen eingebettet, die die Standzeit des Werkzeugs weiter verbessern können.

TiC-Beschichtung (TiCN)

Das in die TiCN-Beschichtung hinzugefügte Kohlenstoffelement kann die Werkzeughärte verbessern und eine bessere Oberflächenschmierfähigkeit erzielen. Es ist eine ideale Beschichtung für Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl.

Stickstoff-Aluminium-Titan oder Stickstoff-Titan-Aluminium Beschichtungen (TiAlN/AlTiN)

Die in der TiAlN/AlTiN-Beschichtung gebildete Aluminiumoxidschicht kann die Hochtemperatur-Lebensdauer von Schneidwerkzeugen effektiv verbessern. Die Beschichtung kann für Hartmetall-Schneidwerkzeuge verwendet werden, die hauptsächlich zum Trocken- oder Halbtrockenschneiden verwendet werden. Entsprechend dem unterschiedlichen Anteil von Al und Ti in der Beschichtung kann die AlTiN-Beschichtung eine höhere Oberflächenhärte als die TiAlN-Beschichtung bieten, sodass sie eine weitere praktikable Beschichtungswahl im Bereich der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung darstellt.

Eigenschaften von Beschichtungen

Härte

Eine durch Beschichtung verursachte hohe Oberflächenhärte ist eine der besten Möglichkeiten, die Standzeit von Werkzeugen zu verbessern. Generell gilt: Je höher die Härte des Materials oder der Oberfläche, desto länger die Standzeit. TiCN-Beschichtungen haben eine höhere Härte als TiN-Beschichtungen. Durch die Erhöhung des Kohlenstoffgehalts wird die Härte der TiCN-Beschichtung um 33% erhöht, und der Härtebereich beträgt ca. Hv3000-4000 (je nach Hersteller). Die Anwendung von CVD-Diamantbeschichtungen mit Oberflächenhärten bis zu Hv9000 auf Schneidwerkzeugen ist ausgereift. Im Vergleich zu PVD-beschichteten Schneidwerkzeugen hat sich die Lebensdauer von CVD-Diamant-beschichteten Schneidwerkzeugen um das 10- bis 20-fache erhöht. Die hohe Härte und Schnittgeschwindigkeit von diamantbeschichteten Werkzeugen kann 2-3 mal höher sein als die von unbeschichteten Werkzeugen, was sie zu einer guten Wahl für das Schneiden von NE-Materialien macht.

Oxidationstemperatur

Die Oxidationstemperatur ist die Temperatur, bei der sich die Beschichtung zu zersetzen beginnt. Je höher die Oxidationstemperatur ist, desto vorteilhafter ist das Schneiden bei hoher Temperatur. Obwohl die Raumtemperaturhärte von TiAlN-Beschichtungen geringer sein kann als die von TiCN-Beschichtungen, hat sich gezeigt, dass TiAlN-Beschichtungen bei der Hochtemperaturverarbeitung viel effektiver sind als TiCN-Beschichtungen. Der Grund, warum die TiAlN-Beschichtung ihre Härte bei hoher Temperatur beibehalten kann, liegt darin, dass sich zwischen dem Werkzeug und dem Span eine Aluminiumoxidschicht bilden kann und die Aluminiumoxidschicht Wärme vom Werkzeug auf das Werkstück oder den Span übertragen kann. Die Schnittgeschwindigkeit von Hartmetallwerkzeugen ist normalerweise höher als die von Hochgeschwindigkeitsstahlwerkzeugen, was TiAlN zur bevorzugten Beschichtung für Hartmetallwerkzeuge macht. Die PVDTiAlN-Beschichtung wird üblicherweise für Hartmetallbohrer und Schaftfräser verwendet.

Schleifbarkeit

Verschleißfestigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit der Beschichtung, Verschleiß zu widerstehen. Obwohl die Härte einiger Werkstückmaterialien möglicherweise nicht sehr hoch ist, können die im Produktionsprozess hinzugefügten Elemente und das angewendete Verfahren zu Rissen oder Stumpfheit der Werkzeugschneidkante führen.

Oberflächenschmierung

Ein hoher Reibungskoeffizient erhöht die Schnittwärme, was die Lebensdauer der Beschichtung verkürzt und sogar zum Versagen führt. Die Verringerung des Reibungskoeffizienten kann die Lebensdauer des Werkzeugs erheblich verlängern. Feine, glatte oder regelmäßig strukturierte beschichtete Oberflächen helfen, die Schnittwärme zu reduzieren, da glatte Oberflächen ein schnelles Abrutschen der Späne von der Spanfläche ermöglichen und die Wärmeentwicklung reduzieren. Im Vergleich zu unbeschichteten Schneidwerkzeugen können beschichtete Schneidwerkzeuge mit besserer Oberflächengleitfähigkeit auch mit höherer Schnittgeschwindigkeit bearbeitet werden, wodurch das Hochtemperaturverschweißen mit Werkstückmaterialien weiter vermieden wird.

Antiback-Eigenschaft

Der Bindungswiderstand der Beschichtung kann die chemische Reaktion zwischen dem Werkzeug und dem zu bearbeitenden Material verhindern oder verringern und die Ablagerung des Werkstückmaterials auf dem Werkzeug vermeiden. Bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen (z. B. Aluminium, Messing usw.) erzeugen Fräser häufig Trümmertumoren (BUE), die zu Werkzeugbruch oder Übergröße des Werkstücks führen. Sobald das verarbeitete Material beginnt, an dem Werkzeug zu haften, wird die Haftung weiter expandieren. Wenn zum Beispiel ein Aluminiumwerkstück mit einem geformten Gewindebohrer bearbeitet wird, nimmt das anhaftende Aluminium auf dem Gewindebohrer zu, nachdem jedes Loch bearbeitet wurde, und schließlich wird der Durchmesser des Gewindebohrers zu groß, was zu einem Ausschuss der Werkstückgröße führt. Beschichtungen mit gutem Haftwiderstand können auch bei Verarbeitungsgelegenheiten, bei denen die Kühlmittelleistung schlecht oder die Konzentration unzureichend ist, eine sehr gute Rolle spielen.

Auftragen von Beschichtungen

Die Implementierung von Beschichtungsanwendungen mit hohem Preis-Leistungs-Verhältnis kann von vielen Faktoren abhängen, aber für jede spezifische Verarbeitungsanwendung gibt es normalerweise nur eine oder mehrere praktikable Beschichtungsoptionen. Die richtige Auswahl der Beschichtungen und ihrer Eigenschaften kann dazu führen, dass zwischen einer deutlichen Verbesserung der Verarbeitungsleistung und fast keiner Verbesserung unterschieden wird. Schnitttiefe, Schnittgeschwindigkeit und Kühlmittel können die Auftragswirkung der Werkzeugbeschichtung beeinflussen.

Da es bei der Bearbeitung eines Werkstückmaterials viele Variablen gibt, ist eine der besten Möglichkeiten, die zu wählende Beschichtung zu bestimmen, das Probeschneiden. Beschichtungslieferanten entwickeln ständig neue Beschichtungen, um die Hochtemperatur-, Reibungs- und Verschleißfestigkeit von Beschichtungen weiter zu verbessern.