درمان سطح صحیح ابزارهای برش گرد کوچک می تواند عمر ابزار را بهبود بخشد، زمان چرخه ماشینکاری را کاهش دهد و کیفیت سطح ماشینکاری شده را بهبود بخشد. با این حال، انتخاب پوشش ابزار مناسب برای نیازهای ماشینکاری شما می تواند یک کار گیج کننده باشد.
هر پوششی هم مزایا و هم معایبی در برش دارد. اگر پوشش اشتباه انتخاب شود، ممکن است عمر ابزار کمتر از ابزار بدون روکش باشد و حتی گاهی اوقات مشکلات بیشتری ایجاد کند.
انواع مختلفی از پوششهای ابزار موجود است، از جمله پوششهای PVD، پوششهای CVD و پوششهای کامپوزیت که پوششهای PVD و CVD را جایگزین میکنند، که به راحتی میتوان آنها را از سازندگان ابزار یا تامینکنندگان پوشش تهیه کرد.
این مقاله به طور مختصر برخی از خواص رایج پوشش ابزار و برخی از گزینههای انتخاب پوشش PVD و CVD را معرفی میکند. هر خاصیت پوشش نقش مهمی در تعیین اینکه کدام پوشش برای برش مفیدتر است ایفا می کند.
خواص پوشش
1. سختی
سختی سطح بالا که توسط پوشش ایجاد می شود یکی از بهترین راه ها برای بهبود عمر ابزار است. به طور کلی، هر چه مواد یا سطح سخت تر باشد، عمر ابزار بیشتر است.
پوشش تیتانیوم کاربید (TiCN) سختی بالاتری نسبت به پوشش نیترید تیتانیوم (TiN) دارد. به دلیل افزایش محتوای کربن، سختی پوشش TiCN تا 33 درصد افزایش یافته است و سختی آن از حدود Hv3000 تا 4000 (بسته به سازنده) متغیر است.
استفاده از پوشش الماس CVD با سختی سطح تا Hv9000 بر روی ابزارهای برش نسبتا بالغ بوده است. در مقایسه با ابزارهای روکش دار PVD، عمر ابزارهای روکش شده با الماس CVD 10 تا 20 برابر افزایش یافته است. سختی و سرعت بالای برش پوشش های الماسی می تواند سرعت برش را 2 تا 3 برابر در مقایسه با ابزارهای بدون پوشش افزایش دهد و آن را به انتخاب خوبی برای برش مواد غیر آهنی تبدیل می کند.
2. مقاومت در برابر سایش
مقاومت در برابر سایش به توانایی پوشش برای مقاومت در برابر سایش اشاره دارد. اگرچه سختی برخی از مواد قطعه کار ممکن است خیلی زیاد نباشد، عناصر اضافه شده در طول فرآیند تولید و فرآیندهای مورد استفاده ممکن است باعث ترک خوردن یا کند شدن لبه برش ابزار شوند.
3. روانکاری سطح
ضرایب اصطکاک بالا گرمای برش را افزایش می دهد و در نتیجه عمر پوشش کوتاه می شود یا حتی خراب می شود. کاهش ضریب اصطکاک می تواند عمر ابزار را تا حد زیادی افزایش دهد. سطوح روکش ریز و صاف یا با بافت منظم به کاهش حرارت برش کمک می کند زیرا سطح صاف به تراشه ها اجازه می دهد تا به سرعت از لبه برش جلو سر بخورند و تولید گرما را کاهش دهند. در مقایسه با ابزارهای بدون پوشش، ابزارهای روکش شده با روانکاری سطح بهتر نیز می توانند با سرعت های برش بالاتر پردازش شوند و از جوشکاری ذوبی در دمای بالا با مواد قطعه کار جلوگیری شود.
4. دمای اکسیداسیون
دمای اکسیداسیون به دمایی گفته می شود که در آن پوشش شروع به تجزیه می کند. هر چه دمای اکسیداسیون بالاتر باشد، برای برش در شرایط دمای بالا مطلوب تر است. اگرچه سختی دمای اتاق پوشش TiAlN ممکن است کمتر از پوشش TiCN باشد، اما ثابت شده است که در پردازش در دمای بالا بسیار مؤثرتر از TiCN است. دلیل اینکه پوشش TiAlN همچنان می تواند سختی خود را در دماهای بالا حفظ کند این است که لایه ای از اکسید آلومینیوم می تواند بین ابزار و تراشه تشکیل شود که می تواند گرما را از ابزار به قطعه کار یا تراشه منتقل کند. در مقایسه با ابزارهای فولادی با سرعت بالا، ابزارهای کاربید معمولاً سرعت برش بالاتری دارند که باعث میشود TiAlN به پوشش ترجیحی ابزار کاربید تبدیل شود. مته های کاربید و آسیاب های انتهایی معمولا از این پوشش PVD TiAlN استفاده می کنند.
5. ضد چسبندگی-
خاصیت ضد چسبندگی پوشش می تواند از واکنش شیمیایی بین ابزار و مواد پردازش شده جلوگیری یا کاهش دهد و از رسوب مواد قطعه کار روی ابزار جلوگیری کند.
هنگام ماشینکاری فلزات غیرآهنی (مانند آلومینیوم، برنج، و غیره)-اغلب روی ابزار ظاهر میشود که باعث خرد شدن ابزار یا انحراف اندازه قطعه میشود. هنگامی که مواد در حال ماشینکاری شروع به چسبیدن به ابزار کردند، چسبندگی به گسترش ادامه خواهد داد.
هنگام ماشینکاری قطعات آلومینیومی با شیرهای شکل دهی، آلومینیوم چسبیده به شیر پس از ماشینکاری هر سوراخ افزایش می یابد و در نهایت قطر شیر بیش از حد بزرگ می شود و باعث می شود انحراف اندازه قطعه کار از بین برود. پوششهایی با خواص ضد چسبندگی خوب حتی در مواقع ماشینکاری با عملکرد ضعیف مایع خنککننده یا غلظت ناکافی میتوانند نقش خوبی داشته باشند.
پوشش های رایج
1. پوشش نیترید تیتانیوم (TiN)
TiN یک پوشش{0}PVD همه منظوره است که می تواند سختی ابزار را افزایش دهد و دمای اکسیداسیون بالایی دارد. این پوشش زمانی که برای ابزارهای برش فولادی با سرعت بالا یا ابزارهای شکل دهی استفاده می شود، می تواند به نتایج ماشینکاری بسیار خوبی دست یابد.
2. پوشش نیترید کاربید تیتانیوم (TiCN)
عنصر کربن اضافه شده به پوشش TiCN می تواند سختی ابزار را افزایش دهد و روانکاری سطح بهتری به دست آورد و آن را به یک پوشش ایده آل برای ابزارهای فولادی سریع- تبدیل می کند.
3. پوشش آلومینیوم نیتروژن تیتانیوم یا نیتروژن تیتانیوم آلومینیوم (TiAlN/AlTiN)
لایه اکسید آلومینیوم تشکیل شده در پوشش TiAlN/AlTiN می تواند به طور موثری عمر ماشینکاری در دمای بالا ابزار را بهبود بخشد. این پوشش را می توان برای ابزار کاربید استفاده کرد که عمدتاً برای برش خشک یا نیمه خشک استفاده می شود. بسته به نسبت آلومینیوم و تیتانیوم موجود در پوشش، پوشش AlTiN می تواند سختی سطح بالاتری را نسبت به پوشش TiAlN ارائه دهد، بنابراین یکی دیگر از گزینه های پوشش قابل دوام در زمینه ماشینکاری با سرعت بالا است.
4. پوشش آلومینیوم نیتروژن کروم (AlCrN)
خاصیت ضد چسبندگی خوب پوشش AlCrN آن را به پوشش ترجیحی در ماشینکاری مستعد ایجاد لبههای بالا تبدیل میکند. پس از اعمال این پوشش تقریباً نامرئی، عملکرد ماشینکاری{3}}ابزارهای فولادی با سرعت بالا یا ابزار کاربید و ابزار شکل دهی بسیار بهبود می یابد.
5. الماس
پوششهای الماس CVD عملکرد مطلوبی را برای ابزارهای ماشینکاری مواد غیرآهنی ارائه میکنند و برای ماشینکاری گرافیت، کامپوزیتهای زمینه فلزی (MMC)، آلیاژهای آلومینیوم با سیلیکون بالا و بسیاری دیگر از مواد بسیار ساینده ایدهآل هستند (توجه داشته باشید: ابزارهای روکششده با الماس خالص نمیتوانند برای ماشینکاری استفاده شوند، زیرا باعث از بین رفتن حرارت قطعات فولادی میشود، زیرا باعث از بین رفتن حرارت قطعات فولادی میشود. لایه چسبندگی بین پوشش و ابزار).
پوشش های مختلف برای فرز سخت، ضربه زدن و سوراخکاری مناسب هستند و هر کدام کاربرد خاص خود را دارند. علاوه بر این، میتوان از پوششهای چندلایهای استفاده کرد که دارای پوششهای دیگری بین لایه سطحی و زیرلایه ابزار برای بهبود بیشتر عمر ابزار هستند.
کاربرد موفقیت آمیز پوشش ها
هزینه{0}}کاربرد موثر پوشش ها ممکن است به عوامل زیادی بستگی داشته باشد، اما برای هر کاربرد ماشینکاری خاص، معمولاً فقط یک یا چند گزینه پوشش قابل دوام وجود دارد.
انتخاب صحیح پوشش و ویژگی های آن می تواند به معنای تفاوت بین بهبود قابل توجه در عملکرد ماشینکاری و تقریباً عدم بهبود باشد. عمق برش، سرعت برش و مایع خنککننده همگی میتوانند بر روی کاربرد پوشش ابزار تأثیر بگذارند.
از آنجایی که متغیرهای زیادی در ماشینکاری مواد قطعه کار وجود دارد، یکی از بهترین راهها برای تعیین پوشش مورد استفاده، برش آزمایشی است. تامین کنندگان پوشش به طور مداوم در حال توسعه پوشش های جدید بیشتری برای بهبود بیشتر مقاومت پوشش در دمای بالا، اصطکاک و مقاومت در برابر سایش هستند. بررسی کاربرد جدیدترین و بهترین پوشش ابزار در ماشینکاری با سازنده پوشش (ابزار) همیشه خوب است.
