การเตรียมพื้นผิวที่เหมาะสมบนเครื่องมือทรงกลมขนาดเล็กสามารถเพิ่มอายุการใช้งานของเครื่องมือ ลดรอบเวลาการตัดเฉือน และปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวการตัดเฉือน แต่การเลือกการเคลือบผิวเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับความต้องการการตัดเฉือนของคุณอาจทำให้สับสนและใช้แรงงานมาก
การเคลือบแต่ละชนิดมีทั้งข้อดีและข้อเสียในการตัดเฉือน หากเลือกการเคลือบผิวที่ไม่เหมาะสม อาจส่งผลให้เครื่องมือมีอายุการใช้งานน้อยกว่าเครื่องมือที่ไม่เคลือบผิว และบางครั้งอาจทำให้เกิดปัญหามากกว่าก่อนการเคลือบผิว
มีการเคลือบเครื่องมือหลายประเภทให้เลือก รวมถึงการเคลือบ PVD, การเคลือบ CVD และการเคลือบคอมโพสิตที่เคลือบ PVD และ CVD สลับกัน ฯลฯ การเคลือบเหล่านี้สามารถหาซื้อได้ง่ายจากผู้ผลิตเครื่องมือหรือซัพพลายเออร์การเคลือบ พื้น.
บทความนี้จะแนะนำคุณสมบัติทั่วไปของการเคลือบเครื่องมือบางประเภทและตัวเลือกการเคลือบ PVD และ CVD ที่ใช้กันทั่วไปโดยสังเขป คุณสมบัติแต่ละอย่างของการเคลือบมีบทบาทสำคัญในการพิจารณาว่าการเคลือบแบบใดมีประโยชน์มากที่สุดสำหรับการตัดเฉือน
1 คุณสมบัติของการเคลือบ
ความแข็ง
ความแข็งผิวสูงที่เกิดจากการเคลือบเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการเพิ่มอายุการใช้งานของเครื่องมือ โดยทั่วไป ยิ่งวัสดุหรือพื้นผิวมีความแข็งมากเท่าไร เครื่องมือก็จะยิ่งมีอายุการใช้งานนานขึ้นเท่านั้น
การเคลือบไททาเนียมคาร์ไบด์ไนไตรด์ (TiCN) มีความแข็งสูงกว่าการเคลือบไททาเนียมไนไตรด์ (TiN) เนื่องจากปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น ความแข็งของการเคลือบ TiCN จึงเพิ่มขึ้น 33 เปอร์เซ็นต์ และความแข็งของมันอยู่ในช่วงประมาณ Hv3000 ถึง 4000 (ขึ้นอยู่กับผู้ผลิต)
การใช้การเคลือบเพชร CVD ที่มีความแข็งผิวสูงถึง Hv9000 บนเครื่องมือตัดนั้นค่อนข้างสมบูรณ์ เมื่อเทียบกับเครื่องมือตัดเคลือบ PVD อายุการใช้งานของเครื่องมือตัดเคลือบเพชร CVD เพิ่มขึ้น 10 ถึง 20 เท่า การเคลือบเพชรที่มีความแข็งสูงและความสามารถในการเพิ่มความเร็วตัดได้ 2 ถึง 3 เท่าเมื่อเทียบกับเครื่องมือที่ไม่เคลือบผิว ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับการตัดวัสดุที่ไม่ใช่เหล็ก
ความต้านทานการสึกหรอ
ความทนทานต่อการขัดถูหมายถึงความสามารถของสารเคลือบในการต้านทานการเสียดสี แม้ว่าวัสดุชิ้นงานบางอย่างอาจไม่แข็งเกินไปในตัวเอง แต่องค์ประกอบที่เพิ่มเข้ามาและกระบวนการที่ใช้ในระหว่างการผลิตอาจทำให้คมตัดของเครื่องมือบิ่นหรือทื่อได้
การหล่อลื่นพื้นผิว
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูงจะเพิ่มความร้อนในการตัด ทำให้อายุการเคลือบสั้นลงและอาจเกิดปัญหาได้ การลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสามารถยืดอายุเครื่องมือได้อย่างมาก พื้นผิวเคลือบเรียบละเอียดหรือมีพื้นผิวสม่ำเสมอช่วยลดความร้อนในการตัดเนื่องจากพื้นผิวเรียบช่วยให้เศษเลื่อนออกจากหน้าคายเศษได้อย่างรวดเร็ว ลดการเกิดความร้อน เครื่องมือเคลือบที่มีการหล่อลื่นพื้นผิวที่ดีกว่ายังสามารถตัดเฉือนด้วยความเร็วตัดสูงกว่าเครื่องมือที่ไม่เคลือบผิว หลีกเลี่ยงการเชื่อมร้อนกับวัสดุชิ้นงาน
อุณหภูมิออกซิเดชัน
อุณหภูมิออกซิเดชันหมายถึงค่าอุณหภูมิที่สารเคลือบเริ่มสลายตัว ค่าอุณหภูมิออกซิเดชันยิ่งสูง ยิ่งเหมาะสำหรับการตัดภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง แม้ว่าความแข็งที่อุณหภูมิห้องของการเคลือบ TiAlN อาจต่ำกว่าการเคลือบ TiCN แต่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพมากกว่า TiCN ในการประมวลผลที่อุณหภูมิสูง เพิ่ม WeChat: Yuki7557 เพื่อส่งสำเนาการสอนโปรแกรมมาโคร เหตุผลที่การเคลือบ TiAlN ยังคงรักษาความแข็งไว้ที่อุณหภูมิสูงได้ เนื่องจากชั้นของอะลูมิเนียมออกไซด์อาจก่อตัวขึ้นระหว่างเครื่องมือและชิป ชั้นอะลูมิเนียมออกไซด์สามารถถ่ายเทความร้อนจากเครื่องมือไปยังชิ้นงานหรือเศษผงได้ โดยทั่วไปแล้วเครื่องมือคาร์ไบด์จะมีความเร็วตัดสูงกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องมือเหล็กกล้าความเร็วสูง ทำให้ TiAlN เป็นตัวเลือกการเคลือบผิวสำหรับเครื่องมือคาร์ไบด์ ดอกสว่านคาร์ไบด์และดอกกัดมักมีการเคลือบ PVD TiAlN นี้
ป้องกันการเกาะติด
คุณสมบัติป้องกันการเกาะติดของสารเคลือบป้องกันหรือบรรเทาปฏิกิริยาเคมีระหว่างเครื่องมือและวัสดุที่กำลังดำเนินการ หลีกเลี่ยงการทับถมของวัสดุชิ้นงานบนเครื่องมือ
เมื่อทำการตัดเฉือนโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (เช่น อะลูมิเนียม ทองเหลือง ฯลฯ) มักจะมีขอบในตัว (BUE) เกิดขึ้นบนเครื่องมือ ซึ่งอาจทำให้เกิดการบิ่นของเครื่องมือหรือขนาดชิ้นงานเกินพิกัด เมื่อวัสดุที่กำลังตัดเฉือนเริ่มเกาะติดกับเครื่องมือ การยึดเกาะจะขยายออกไปเรื่อยๆ
เมื่อแปรรูปชิ้นงานอะลูมิเนียมด้วยดอกต๊าปขึ้นรูป อะลูมิเนียมที่ติดกับดอกต๊าปจะเพิ่มขึ้นหลังจากแต่ละรูผ่านการประมวลผล ดังนั้นเส้นผ่านศูนย์กลางของดอกต๊าปจะใหญ่เกินไปในตอนท้าย ทำให้ขนาดชิ้นงานเกินพิกัดและถูกทิ้ง การเคลือบที่มีคุณสมบัติป้องกันการเกาะติดที่ดีทำงานได้ดีแม้ในสถานการณ์การตัดเฉือนซึ่งคุณสมบัติของน้ำหล่อเย็นไม่ดีหรือมีความเข้มข้นไม่เพียงพอ
2 สารเคลือบที่ใช้กันทั่วไป
1 การเคลือบไทเทเนียมไนไตรด์ (TiN)
TiN เป็นการเคลือบผิว PVD อเนกประสงค์ที่เพิ่มความแข็งของเครื่องมือและมีอุณหภูมิออกซิเดชันที่สูงขึ้น สารเคลือบสามารถใช้สำหรับเครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงหรือเครื่องมือขึ้นรูปเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การประมวลผลที่ดีมาก
2 การเคลือบไททาเนียมคาร์ไบด์ไนไตรด์ (TiCN)
องค์ประกอบคาร์บอนที่เพิ่มในการเคลือบ TiCN สามารถเพิ่มความแข็งของเครื่องมือและรับการหล่อลื่นพื้นผิวที่ดีขึ้น ซึ่งเป็นการเคลือบที่เหมาะสำหรับเครื่องมือเหล็กกล้าความเร็วสูง
3 การเคลือบด้วยไนโตรเจน-อะลูมิเนียม-ไททาเนียม หรือ ไนโตรเจน-ไททาเนียม-อะลูมิเนียม (TiAlN/AlTiN)
ชั้นอลูมินาที่เกิดขึ้นจากการเคลือบ TiAlN/AlTiN สามารถปรับปรุงอายุการใช้งานการตัดเฉือนที่อุณหภูมิสูงของเครื่องมือได้อย่างมีประสิทธิภาพ สามารถเลือกการเคลือบนี้สำหรับเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ที่ใช้เป็นหลักในการตัดแบบแห้งหรือกึ่งแห้ง ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของอะลูมิเนียมและไททาเนียมที่เคลือบ การเคลือบ AlTiN สามารถให้ความแข็งผิวที่สูงกว่าการเคลือบ TiAlN ดังนั้นจึงเป็นอีกหนึ่งตัวเลือกการเคลือบที่ใช้งานได้สำหรับการตัดเฉือนความเร็วสูง
4 การเคลือบโครเมียมอะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlCrN)
คุณสมบัติป้องกันการจับตัวเป็นก้อนที่ดีของการเคลือบ AlCrN ทำให้การเคลือบนี้เป็นตัวเลือกในกระบวนการแปรรูปที่มีแนวโน้มที่จะเกิดขอบสะสม ประสิทธิภาพการตัดเฉือนของเครื่องมือตัดเหล็กกล้าหรือคาร์ไบด์ความเร็วสูงและเครื่องมือขึ้นรูปจะดีขึ้นอย่างมากหลังจากใช้การเคลือบผิวที่แทบมองไม่เห็นนี้
5 เคลือบเพชร (เพชร)
การเคลือบเพชร CVD สามารถให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดสำหรับเครื่องมือแปรรูปวัสดุโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และเป็นการเคลือบที่เหมาะสำหรับการประมวลผลกราไฟต์ วัสดุผสมเมทริกซ์โลหะ (MMC) โลหะผสมอะลูมิเนียมซิลิคอนสูง และวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงอื่นๆ อีกมากมาย (หมายเหตุ: การเคลือบเพชรบริสุทธิ์ ไม่สามารถใช้เครื่องมือตัดเพื่อแปรรูปชิ้นส่วนเหล็กได้ เนื่องจากการตัดเฉือนชิ้นส่วนเหล็กจะทำให้เกิดความร้อนในการตัดสูงและทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมี ซึ่งจะทำลายชั้นยึดเกาะระหว่างสารเคลือบและเครื่องมือ)
มีการเคลือบที่แตกต่างกันสำหรับการกัดอย่างหนัก การต๊าป และการเจาะ โดยแต่ละชนิดมีการใช้งานเฉพาะของตัวเอง นอกจากนี้ยังมีการเคลือบหลายชั้นซึ่งมีการเคลือบแบบอื่นที่ฝังอยู่ระหว่างชั้นผิวและพื้นผิวเครื่องมือ ซึ่งสามารถเพิ่มอายุการใช้งานของเครื่องมือได้อีก
3 การเคลือบสำเร็จ
การบรรลุผลสำเร็จของการใช้สารเคลือบผิวอย่างคุ้มค่านั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย แต่โดยปกติแล้วจะมีตัวเลือกการเคลือบผิวเพียงหนึ่งหรือสองสามตัวเลือกสำหรับแต่ละกระบวนการแปรรูปเฉพาะ
การเลือกใช้สารเคลือบผิวที่ถูกต้องและคุณสมบัติของสารเคลือบอาจหมายถึงความแตกต่างระหว่างความสามารถในการแปรรูปที่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดกับการปรับปรุงเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย ระยะกินลึก ความเร็วตัด และน้ำหล่อเย็น ล้วนมีผลต่อการเคลือบผิวเครื่องมือ
เนื่องจากมีตัวแปรมากมายในการตัดเฉือนวัสดุชิ้นงาน วิธีหนึ่งที่ดีที่สุดในการพิจารณาว่าจะเลือกการเคลือบแบบใดคือการตัดแบบทดลอง ซัพพลายเออร์การเคลือบผิวมีการพัฒนาการเคลือบใหม่ๆ อย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงการทนต่ออุณหภูมิสูง การต้านทานแรงเสียดทาน และการสึกหรอของสารเคลือบให้ดียิ่งขึ้น การทำงานร่วมกับผู้ผลิตสารเคลือบ (เครื่องมือ) เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของสารเคลือบเครื่องมือล่าสุดและดีที่สุดสำหรับการใช้งานการตัดเฉือนถือเป็นเรื่องที่ดีเสมอ
