7 Essentiële Gereedschapscoatings voor Superieure CNC-Bewerking

Als u uw CNC-bewerkingsoperatie wilt verbeteren, loont het om te begrijpen hoe de technologie van gereedschapscoatings een verschil kan maken. Hier zijn goede redenen om een hoogpresterende snijgereedschapscoating te evalueren voor uw volgende probleemklus.

Goed hardmetaal is belangrijk, maar een goede coating die op het oppervlak van dat hardmetaal wordt aangebracht, is vaak cruciaal. In dit artikel interviewen we Dr. Jon W. Paggett, directeur coatingontwikkeling bij Kyocera Hardcoating Technologies, over recente ontwikkelingen in snijgereedschapscoatings – en hoe ze werkplaatsen helpen productiviteit te verhogen en gereedschapskosten te verlagen.

De Top Gereedschapscoatings voor Frezen, Boren, Routers

Kyocera SGS Precision Tools is een toonaangevende fabrikant van frezen, boeren en routers en biedt veel verschillende gereedschapscoatings. Hoewel de namen eigendom zijn, zijn er de oude bekenden zoals TiN en TiCN, waarmee elke machinist vertrouwd is, evenals enkele relatieve nieuwkomers op de coatingmarkt. Hier zijn de top zeven:

• Ti-NAMITE (titannitride)
• Ti-NAMITE-A (aluminiumtitannitride)
• Ti-NAMITE-B (titandiboride)
• Ti-NAMITE-C (titancarbonitride)
• Ti-NAMITE-X (eigen nanocomposiet)
• Di-NAMITE (kristallijne diamant)
• Ti-NAMITE-M (eigen nanocomposiet)

Er zijn er meer, maar de tweede – AlTiN, samen met zijn siliciumbevattende (AlTiN/Si₃N₄) verwanten – heeft volgens Paggett TiN grotendeels vervangen als de standaardcoating voor een breed scala aan toepassingen.

"Het is misschien wel de meest voorkomende, algemeen toepasbare coating, en een goede, hoogpresterende keuze voor roestvrije stalen en sommige superlegeringen," legt hij uit. "Daarnaast verhoogt de toevoeging van chroom aan diverse coatings – AlTiCrN en AlCrN bijvoorbeeld – de thermische stabiliteit voor een aantal hogere temperatuuraanwendingen."

Heeft u een technische vraag? Vraag het MSC Metalworking Tech Team op het forum.

Hoe de Juiste Gereedschapscoatings Scheuren, Delaminatie en Gereedschapsuitval Voorkomen

Er zit meer aan snijgereedschapscoatings dan een reeks esoterische chemische verbindingen. De methode om de coatings aan te brengen is even belangrijk, net als de randevoorbereiding van het gereedschap, de coatingdikte en de korrelgrootte van het hardmetaalsubstraat.

"Veel geavanceerde coatings van vandaag omvatten nanostrukturen zoals nanolagen of nanocomposieten," zegt Paggett. "Ervan uitgaande dat de dikte van deze ultradunne lagen binnen een bepaald bereik gecontroleerd kan worden, verbeteren ze de hardheid en slijtvastheid van de coating, met slechts een minimaal inboet op zwaarte. gelaagde, multifasestructuren helpen ook bij de afbuiging van scheuren die zich anders in het gereedschap zouden voortplanten."

Nitride-coatings liggen typisch in het bereik van 2 tot 4 µm, zegt Paggett, met de opmerking dat de spanningen tussen coating en substraat toenemen met de coatingdikte. Ga te dik en het resultaat kan delaminatie zijn gevolgd door gereedschapsuitval.

En zoals iedereen die een TiC of andere legacy CVD-gecoate tool heeft gebruikt kan bevestigen, "verblinden" dikke coatings het gereedschap door de straal van de snijrand te vergroten. Dit is voordelig in sommige toepassingen – koolstofstaal en gietijzer bijvoorbeeld – maar voor roestvrij staal, aluminium, toolstalen en superlegeringen is een scherpe rand en positieve hoek gereedschap over het algemeen de eerste keuze.

Overweegt u hoogpresterende bewerking? Leer hoe. Lees "Is Het Tijd om Hoogpresterende Bewerking te Omhelzen?"

De Evolutie van Snijgereedschapscoatings

Natuurlijk is coatingtechnologie sterk veranderd sinds de vroege dagen van TiC en andere CVD-coatings. Vandaag de dag zijn de dikste TiC-gecoate gereedschappen veel scherper dan vroeger.

"Vooruitgang in de toepassing van PVD-coatings omvatten kathode-ontwerpen die proberen de voordelen van kathoogboog en magnetron-sputtering te combineren," zegt Paggett. "Magnetconfiguratie en gepulste boog verminderen macrodeeltjes en maken een gladde coating van kathoogboogsystemen, terwijl HiPIMS (high power impulse magnetron sputtering) de ionisatieratio en afscheidingssnelheid van sputtersystemen verhoogt. Vooruitgang wordt ook geboekt in plasma-etsconfiguraties, wat de coatingadhesie verbetert."

Al deze talk over magnetrons en sputtersystemen kan ingewikkeld zijn. Voor een machinist zijn alleen gereedschapslevensduur en hoe snel metaal verwijderd kan worden belangrijk. Als dat metaal aluminium is, merkt Paggett op, kijk dan kritisch naar een andere coating-nieuwkomer, titandiboride.

TiB₂ is een uitstekende coating voor aluminiumlegeringen en overige niet-ferrode toepassingen. De hoge hardheid geeft goede slijtvastheid bij abrasieve siliciumbevattende aluminiumlegeringen en vermindert de opgebouwde rand die uiteindelijk tot gereedschapsuitval leidt.

En welk effect heeft randevoorbereiding op snijgereedschapsprestaties?

"Onder een microscoop bekeken, zijn geschreven gereedschapsranden behoorlijk ruw," zegt Paggett. "Hoogtepunten fungeren als spanningconcentratoren die kunnen leiden tot vroege breuk en achteruitgang van de snijrand. Maar randevoorbereiding gladde deze ruwheid, evenals het introduceren van een afronding die de rand verder versterkt."

De Productiviteitsimpact van Gereedschapscoatings

Wie recent een snijgereedschap heeft gekocht, heeft zeker de hogere prijs opgemerkt die bij deze geavanceerde coatings hoort – tegen 2 tot 3 keer de prijs van "standaard" gereedschapscoatings, is het de moeite waard? Paggett denkt van wel.

De potentiële prestatieverbeteringen hangen af van een breed scala aan variabelen, waaronder werkstukmateriaal, gereedschapsgeometrie, gereedschapspaden en de werktuigmachine, maar verhogingen van de materiaalverwijderingssnelheid van 10 keer of meer zijn in bepaalde toepassingen mogelijk.

"De hogere productiviteit en standtijd zullen bijna zeker resulteren in een netto verlaging van de totale kosten," voegt hij toe.

Toegegeven, een oudere of ondervermogen machine kan niet volledig profiteren van deze productiviteitswinst, maar de verlengde standtijd zou nog steeds nuttig zijn.

"Met dat in gedachten, zijn er specifieke toepassingen binnen de medische en luchtvaartsectoren waar men terughoudend kan zijn om coatings te gebruiken vanwege biocompatibiliteit of materiële overdrachtszorgen," zegt Paggett. "Echter, voor de meeste toepassingen is het aan te raden voor werkplaatsen om nieuwe coatings te evalueren en testen naarmate ze beschikbaar komen."

Wat zijn uw favoriete gereedschapscoatings voor moeilijk te bewerken materialen? Praat met uw collega's op het metalworking forum. [registratie vereist]