공구 수명을 향상시키기 위해 가공에서 올바르게 공구 코팅을 올바르게 선택하는 방법 1

공구 표면 코팅 기술은 시장 수요에 대응하여 개발된 표면 개질 기술입니다. 1960년대에 등장한 이 기술은 금속 절삭 공구 제조 산업에서 널리 사용되었습니다. 특히 고속절삭기술의 등장 이후 코팅기술은 급속히 발전하여 적용되어 고속절삭공구 제조의 핵심기술 중 하나가 되었다. 이 기술은 화학적 또는 물리적 방법으로 절삭 공구 표면에 막을 형성할 수 있으므로 절삭 공구가 고속 절삭 요구 사항을 충족할 수 있도록 우수한 종합 절삭 성능을 얻을 수 있습니다.

요약하면, 절삭 공구의 표면 코팅 기술은 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다.

1. 코팅 기술은 도구의 강도를 감소시키지 않고 도구의 표면 경도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 현재 경도는 거의 100GPa에 도달할 수 있습니다.

2. 코팅 기술의 급속한 발전으로 필름의 화학적 안정성 및 고온 산화 저항이 더욱 두드러져 고속 절단이 가능합니다.

3. 윤활 필름은 우수한 고체 윤활 성능을 가지고 있어 가공 품질을 효과적으로 향상시킬 수 있으며 건식 절단에도 적합합니다.

4. 코팅기술은 공구제작의 최종공정으로 공구정밀도에 거의 영향을 미치지 않고 반복될 수 있다.

코팅된 절삭 공구의 장점: 절삭 공구의 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다. 효과적으로 절단 효율을 향상시킵니다. 처리되는 공작물의 표면 품질을 크게 향상시킵니다. 도구 재료의 소비를 효과적으로 줄이고 가공 비용을 줄입니다. 냉각수 사용을 줄이고 비용을 절감하며 환경 보호에 도움이 됩니다.

소형 원형 커터의 올바른 표면 처리는 공구 수명을 개선하고 가공 사이클 시간을 단축하며 표면 품질을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 처리 요구 사항에 따라 올바른 도구 코팅을 선택하는 것은 혼란스럽고 힘든 작업일 수 있습니다. 각 코팅에는 절단의 장점과 단점이 있습니다. 부적절한 코팅을 선택하면 코팅되지 않은 도구보다 공구 수명이 줄어들 수 있으며 때로는 이전보다 더 많은 문제가 발생할 수 있습니다.

현재 PVD 코팅, CVD 코팅 및 PVD와 CVD가 교대로 코팅된 복합 코팅을 포함하여 많은 종류의 도구 코팅이 있습니다. 이러한 코팅은 도구 제조업체나 코팅 공급업체에서 쉽게 구할 수 있습니다. 이 문서에서는 도구 코팅의 몇 가지 일반적인 특성과 일반적으로 사용되는 PVD 및 CVD 코팅 선택 체계를 소개합니다. 코팅의 각 특성은 절단에 가장 유리한 코팅을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

공구 수명을 향상시키기 위해 가공에서 공구 코팅을 올바르게 선택하는 방법 2

주석 코팅

TiN은 범용 PVD 코팅으로 공구 경도 및 산화 온도를 향상시킬 수 있습니다. 코팅은 절삭 공구 또는 고속 강철 성형 공구에 사용하여 우수한 가공 효과를 얻을 수 있습니다.

크롬 질화물 코팅(CrN)

CrN 코팅은 우수한 접착 저항성 때문에 칩 종양 처리에서 선호되는 코팅입니다. 이 거의 보이지 않는 코팅으로 HSS 또는 초경합금 공구 및 성형 공구의 기계 가공성이 크게 향상됩니다.

다이아몬드 코팅

CVD 다이아몬드 코팅은 비철 금속 재료의 절삭 공구에 최고의 성능을 제공할 수 있습니다. 흑연, 금속 매트릭스 복합재(MMC), 고규소 알루미늄 합금 및 기타 여러 고마모성 재료 가공에 이상적인 코팅입니다. 코팅과 절삭 공구 사이의 접착층을 파괴하는 화학 반응이 발생합니다.

코팅 장비

경질 밀링, 태핑 및 드릴링에 적합한 코팅은 서로 다르며 고유한 적용 사례가 있습니다. 또한 다층 코팅도 사용할 수 있습니다. 표면층과 도구 매트릭스 사이에 다른 코팅이 포함되어 있어 도구의 수명을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

TiC 코팅(TiCN)

TiCN 코팅에 첨가된 탄소 원소는 공구 경도를 향상시키고 더 나은 표면 윤활성을 얻을 수 있습니다. 그것은 고속 강철 도구를 위한 이상적인 코팅입니다.

질소-알루미늄-티타늄 또는 질소-티타늄-알루미늄 코팅(TiAlN/AlTiN)

TiAlN/AlTiN 코팅으로 형성된 알루미나 층은 절삭 공구의 고온 작업 수명을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 코팅은 주로 건식 또는 반건식 절단에 사용되는 초경합금 절삭 공구에 사용할 수 있습니다. 코팅에서 Al과 Ti의 비율이 다르기 때문에 AlTiN 코팅은 TiAlN 코팅보다 더 높은 표면 경도를 제공할 수 있으므로 고속 가공 분야에서 또 다른 가능한 코팅 선택입니다.

코팅의 특성

경도

코팅으로 인한 높은 표면 경도는 공구 수명을 향상시키는 가장 좋은 방법 중 하나입니다. 일반적으로 재료나 표면의 경도가 높을수록 공구 수명이 길어집니다. TiCN 코팅은 TiN 코팅보다 경도가 높습니다. 탄소 함량의 증가로 인해 TiCN 코팅의 경도는 33%만큼 증가하고 경도 범위는 약 Hv3000-4000(제조업체에 따라 다름)입니다. 절삭 공구에 표면 경도가 최대 Hv9000인 CVD 다이아몬드 코팅의 적용은 이미 성숙했습니다. PVD 코팅된 절삭 공구와 비교하여 CVD 다이아몬드 코팅된 절삭 공구의 수명은 10-20배 증가했습니다. 다이아몬드 코팅 공구의 높은 경도와 절삭 속도는 코팅되지 않은 공구보다 2-3배 더 높을 수 있으므로 비철 재료 절삭에 적합합니다.

산화 온도

산화 온도는 코팅이 분해되기 시작하는 온도입니다. 산화 온도가 높을수록 고온 절단에 유리합니다. TiAlN 코팅의 실온 경도는 TiCN 코팅보다 낮을 수 있지만 TiAlN 코팅은 고온 가공에서 TiCN 코팅보다 훨씬 더 효과적임이 입증되었습니다. TiAlN 코팅이 고온에서 경도를 유지할 수 있는 이유는 툴과 칩 사이에 알루미나 층이 형성될 수 있고, 알루미나 층이 툴에서 공작물 또는 칩으로 열을 전달할 수 있기 때문입니다. 초경합금 공구의 절삭 속도는 일반적으로 고속 강철 공구의 절삭 속도보다 높기 때문에 TiAlN이 초경합금 공구에 선호되는 코팅입니다. PVDTiAlN 코팅은 일반적으로 초경 드릴 및 엔드 밀링 커터에 사용됩니다.

연삭성

내마모성은 코팅이 마모에 저항하는 능력을 나타냅니다. 일부 피삭재의 경도는 그다지 높지 않을 수 있지만 생산 공정 및 채택된 공정에서 추가되는 요소로 인해 공구 인선 균열 또는 무딘 상태가 발생할 수 있습니다.

표면 윤활

높은 마찰 계수는 절단 열을 증가시켜 코팅 수명을 단축시키고 심지어 파손을 일으킬 수 있습니다. 마찰 계수를 줄이면 공구 수명을 크게 연장할 수 있습니다. 미세하고 매끄럽거나 규칙적인 질감의 코팅된 표면은 절삭 열을 줄이는 데 도움이 됩니다. 매끄러운 표면은 칩이 경사면에서 빠르게 미끄러져 열 발생을 감소시키기 때문입니다. 코팅되지 않은 절삭 공구와 비교하여 더 나은 표면 윤활성을 가진 코팅된 절삭 공구는 더 높은 절삭 속도로 가공할 수 있으므로 피삭재 재료와의 고온 용접을 더욱 피할 수 있습니다.

고결방지성

코팅의 접착 저항은 도구와 처리되는 재료 사이의 화학 반응을 방지하거나 감소시킬 수 있으며 도구에 공작물 재료가 침착되는 것을 방지할 수 있습니다. 비철금속(알루미늄, 황동 등) 가공에서 커터는 종종 파편 종양(BUE)을 생성하여 공구 고장 또는 공작물 크기 초과를 초래합니다. 가공된 재료가 도구에 붙기 시작하면 접착력이 계속 확장됩니다. 예를 들어, 알루미늄 가공물을 성형 탭으로 가공하면 각 구멍이 가공된 후 탭에 부착된 알루미늄이 증가하고 결국 탭의 직경이 너무 커져 가공물 크기의 스크랩이 발생합니다. 내접착성이 좋은 코팅은 절삭유 성능이 좋지 않거나 농도가 불충분한 가공 상황에서도 매우 좋은 역할을 할 수 있습니다.

코팅의 적용

가격 대비 고성능 코팅 적용을 구현하는 것은 여러 요인에 따라 달라질 수 있지만 각 특정 처리 적용에는 일반적으로 하나 또는 여러 개의 가능한 코팅 옵션이 있습니다. 코팅의 올바른 선택과 그 특성은 가공 성능의 현저한 개선과 개선이 거의 없는 사이에 차이가 있음을 의미할 수 있습니다. 절삭 깊이, 절삭 속도 및 절삭유는 공구 코팅의 적용 효과에 영향을 미칠 수 있습니다.

가공물 재료의 가공에는 많은 변수가 있기 때문에 어떤 코팅을 선택할지 결정하는 가장 좋은 방법 중 하나는 시험 절단을 이용하는 것입니다. 코팅 공급업체는 코팅의 고온, 마찰 및 내마모성을 더욱 개선하기 위해 더 많은 새로운 코팅을 지속적으로 개발하고 있습니다.

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