Làm thế nào để chọn chính xác lớp phủ công cụ Chính xác trong gia công để cải thiện tuổi thọ công cụ

Công nghệ phủ bề mặt công cụ là một công nghệ sửa đổi bề mặt được phát triển để đáp ứng nhu cầu thị trường. Kể từ khi xuất hiện vào những năm 1960, công nghệ này đã được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất dụng cụ cắt kim loại. Đặc biệt là sau sự xuất hiện của công nghệ cắt tốc độ cao, công nghệ sơn phủ đã nhanh chóng được phát triển và ứng dụng, và trở thành một trong những công nghệ chính của sản xuất dụng cụ cắt tốc độ cao. Công nghệ này có thể tạo màng trên bề mặt dụng cụ cắt bằng phương pháp hóa học hoặc vật lý, để dụng cụ cắt có thể đạt được hiệu suất cắt toàn diện tuyệt vời, để đáp ứng các yêu cầu cắt tốc độ cao.

Tóm lại, công nghệ phủ bề mặt của dụng cụ cắt có các đặc điểm sau:

1. Công nghệ phủ có thể cải thiện đáng kể độ cứng bề mặt của dụng cụ mà không làm giảm độ bền của dụng cụ. Hiện tại, độ cứng có thể đạt gần 100 GPa.

2. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ phủ, tính ổn định hóa học và khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao của màng trở nên nổi bật hơn, giúp cho việc cắt tốc độ cao trở nên khả thi.

3. Màng bôi trơn có hiệu suất bôi trơn rắn tốt, có thể cải thiện hiệu quả chất lượng xử lý và cũng phù hợp để cắt khô.

4. Công nghệ phủ, là quá trình cuối cùng của sản xuất công cụ, ít ảnh hưởng đến độ chính xác của công cụ và có thể được lặp lại.

Lợi ích của dụng cụ cắt tráng: có thể cải thiện đáng kể tuổi thọ của dụng cụ cắt; nâng cao hiệu quả cắt hiệu quả; cải thiện đáng kể chất lượng bề mặt của phôi đang được xử lý; giảm hiệu quả tiêu thụ vật liệu dụng cụ, giảm chi phí xử lý; giảm sử dụng chất làm mát, giảm chi phí và bảo vệ môi trường.

Xử lý bề mặt chính xác của máy cắt tròn nhỏ có thể cải thiện tuổi thọ công cụ, giảm thời gian chu trình xử lý và cải thiện chất lượng bề mặt. Tuy nhiên, nó có thể là một công việc khó hiểu và tốn nhiều công sức để chọn lớp phủ công cụ chính xác theo các yêu cầu xử lý. Mỗi lớp phủ có cả ưu điểm và nhược điểm trong việc cắt. Nếu lớp phủ không phù hợp được chọn, tuổi thọ của dụng cụ có thể thấp hơn so với các công cụ không tráng phủ, và đôi khi còn nhiều vấn đề hơn trước.

Hiện nay, có rất nhiều loại sơn công cụ có sẵn, bao gồm lớp phủ PVD, lớp phủ CVD và lớp phủ composite xen kẽ với PVD và CVD. Những lớp phủ này có thể dễ dàng thu được từ các nhà sản xuất dụng cụ hoặc nhà cung cấp lớp phủ. Bài viết này sẽ giới thiệu một số tính chất phổ biến của lớp phủ công cụ và một số phương án lựa chọn lớp phủ PVD và CVD thường được sử dụng. Mỗi đặc tính của lớp phủ đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định lớp phủ nào có lợi nhất cho việc cắt.

Lớp phủ TiN

TiN là lớp phủ PVD đa năng, có thể cải thiện độ cứng của công cụ và nhiệt độ oxy hóa. Lớp phủ có thể được sử dụng cho các công cụ cắt hoặc công cụ tạo hình bằng thép tốc độ cao để có được hiệu quả xử lý tốt.

Lớp phủ crôm nitrat (CrN)

Lớp phủ CrN là lớp phủ được ưu tiên trong xử lý khối u chip vì khả năng chống bám dính tốt. Với lớp phủ gần như vô hình này, khả năng gia công của các công cụ carbide hoặc cacbua xi măng và các công cụ tạo hình sẽ được cải thiện rất nhiều.

Kim cương phủ

Lớp phủ kim cương CVD có thể cung cấp hiệu suất tốt nhất cho các công cụ cắt của vật liệu kim loại màu. Nó là một lớp phủ lý tưởng để xử lý than chì, vật liệu tổng hợp ma trận kim loại (MMC), hợp kim nhôm silicon cao và nhiều vật liệu mài mòn cao khác. Một phản ứng hóa học xảy ra, phá hủy lớp bám dính giữa lớp phủ và dụng cụ cắt.

Thiết bị sơn

Các lớp phủ phù hợp cho phay cứng, khai thác và khoan là khác nhau và có những dịp ứng dụng cụ thể của riêng họ. Ngoài ra, lớp phủ nhiều lớp cũng có thể được sử dụng. Các lớp phủ khác được nhúng giữa lớp bề mặt và ma trận công cụ, có thể cải thiện hơn nữa tuổi thọ của công cụ.

Lớp phủ TiC (TiCN)

Nguyên tố carbon được thêm vào trong lớp phủ TiCN có thể cải thiện độ cứng của dụng cụ và có được độ bôi trơn bề mặt tốt hơn. Nó là một lớp phủ lý tưởng cho các công cụ thép tốc độ cao.

Lớp phủ nitơ-nhôm-titan hoặc nitơ-titan-nhôm (TiAlN / AlTiN)

Lớp alumina được hình thành trong lớp phủ TiAlN / AlTiN có thể cải thiện hiệu quả tuổi thọ làm việc ở nhiệt độ cao của dụng cụ cắt. Lớp phủ có thể được sử dụng cho các công cụ cắt cacbua xi măng chủ yếu được sử dụng để cắt khô hoặc bán khô. Theo tỷ lệ khác nhau của Al và Ti trong lớp phủ, lớp phủ AlTiN có thể cung cấp độ cứng bề mặt cao hơn lớp phủ TiAlN, vì vậy đây là một lựa chọn lớp phủ khả thi khác trong lĩnh vực gia công tốc độ cao.

Đặc điểm của lớp phủ

độ cứng

Độ cứng bề mặt cao gây ra bởi lớp phủ là một trong những cách tốt nhất để cải thiện tuổi thọ công cụ. Nói chung, độ cứng của vật liệu hoặc bề mặt càng cao thì tuổi thọ của dụng cụ càng dài. Lớp phủ TiCN có độ cứng cao hơn lớp phủ TiN. Do sự gia tăng của hàm lượng carbon, độ cứng của lớp phủ TiCN được tăng thêm 33% và phạm vi độ cứng là khoảng Hv3000-4000 (tùy thuộc vào nhà sản xuất). Việc áp dụng lớp phủ kim cương CVD với độ cứng bề mặt lên đến Hv9000 trên các công cụ cắt đã được hoàn thiện. So với dụng cụ cắt phủ PVD, tuổi thọ của dụng cụ cắt phủ kim cương CVD đã tăng gấp 10-20 lần. Độ cứng và tốc độ cắt cao của các công cụ tráng kim cương có thể cao hơn 2-3 lần so với các công cụ không tráng phủ, khiến chúng trở thành một lựa chọn tốt để cắt các vật liệu không chứa sắt.

Nhiệt độ oxy hóa

Nhiệt độ oxy hóa là nhiệt độ mà lớp phủ bắt đầu phân hủy. Nhiệt độ oxy hóa càng cao thì càng có lợi cho việc cắt ở nhiệt độ cao. Mặc dù độ cứng nhiệt độ phòng của lớp phủ TiAlN có thể thấp hơn lớp phủ TiCN, nhưng đã chứng minh rằng lớp phủ TiAlN hiệu quả hơn nhiều so với lớp phủ TiCN trong xử lý nhiệt độ cao. Lý do tại sao lớp phủ TiAlN có thể duy trì độ cứng của nó ở nhiệt độ cao là vì một lớp alumina có thể được hình thành giữa công cụ và chip, và lớp alumina có thể truyền nhiệt từ dụng cụ đến phôi hoặc chip. Tốc độ cắt của các công cụ cacbua xi măng thường cao hơn so với các công cụ thép tốc độ cao, điều này làm cho TiAlN trở thành lớp phủ ưa thích cho các công cụ cacbua xi măng. Lớp phủ PVDTiAlN thường được sử dụng cho máy khoan cacbua xi măng và dao phay cuối.

Khả năng xay

Chống mài mòn đề cập đến khả năng của lớp phủ để chống mài mòn. Mặc dù độ cứng của một số vật liệu phôi có thể không cao lắm, nhưng các yếu tố được thêm vào trong quy trình sản xuất và quy trình được sử dụng có thể gây ra nứt hoặc cùn cạnh dao.

Bôi trơn bề mặt

Hệ số ma sát cao sẽ làm tăng nhiệt cắt, điều này sẽ rút ngắn tuổi thọ lớp phủ và thậm chí gây ra sự cố. Giảm hệ số ma sát có thể kéo dài tuổi thọ công cụ. Các bề mặt phủ mịn, mịn hoặc thường xuyên có kết cấu giúp giảm nhiệt cắt, bởi vì các bề mặt nhẵn cho phép phoi trượt nhanh khỏi mặt cào và giảm sinh nhiệt. So với các công cụ cắt không tráng, các công cụ cắt được tráng có độ bôi trơn bề mặt tốt hơn cũng có thể được xử lý ở tốc độ cắt cao hơn, do đó tránh tiếp tục hàn nhiệt độ cao với vật liệu phôi.

Tài sản chống đóng bánh

Điện trở liên kết của lớp phủ có thể ngăn ngừa hoặc làm giảm phản ứng hóa học giữa dụng cụ và vật liệu đang được xử lý, và tránh sự lắng đọng của vật liệu phôi trên dụng cụ. Trong quá trình xử lý kim loại màu (như nhôm, đồng thau, v.v.), máy cắt thường tạo ra các khối u vụn (BUE), dẫn đến sự cố công cụ hoặc kích thước phôi quá khổ. Khi vật liệu được xử lý bắt đầu tuân thủ công cụ, sự tuân thủ sẽ tiếp tục mở rộng. Ví dụ, khi phôi nhôm được xử lý bằng vòi hình thành, nhôm dính trên vòi sẽ tăng sau mỗi lỗ được xử lý và cuối cùng đường kính của vòi sẽ trở nên quá lớn, dẫn đến phế liệu của kích thước phôi. Các lớp phủ có khả năng chống bám dính tốt có thể đóng một vai trò rất tốt ngay cả trong các trường hợp xử lý khi hiệu suất làm mát kém hoặc không tập trung.

Ứng dụng của lớp phủ

Việc thực hiện các ứng dụng hiệu suất cao đến giá của lớp phủ có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng đối với mỗi ứng dụng xử lý cụ thể, thường chỉ có một hoặc một số tùy chọn lớp phủ khả thi. Lựa chọn chính xác các lớp phủ và tính chất của chúng có thể có nghĩa là có sự khác biệt giữa cải thiện rõ rệt về hiệu suất xử lý và hầu như không cải thiện. Độ sâu cắt, tốc độ cắt và chất làm mát có thể ảnh hưởng đến hiệu quả ứng dụng của lớp phủ công cụ.

Bởi vì có nhiều biến trong quá trình xử lý vật liệu phôi, một trong những cách tốt nhất để xác định lớp phủ nào được chọn là thông qua cắt thử. Các nhà cung cấp lớp phủ đang tiếp tục phát triển thêm các lớp phủ mới để cải thiện hơn nữa nhiệt độ cao, ma sát và chống mài mòn của lớp phủ.