Die Werkzeugoberfl?chenbeschichtungstechnologie ist eine Oberfl?chenmodifikationstechnologie, die als Reaktion auf die Marktnachfrage entwickelt wurde. Seit ihrem Erscheinen in den 1960er Jahren ist diese Technologie in der Metallschneidwerkzeugindustrie weit verbreitet. Insbesondere nach dem Aufkommen der Hochgeschwindigkeits-Schneidtechnologie wurde die Beschichtungstechnologie schnell entwickelt und angewendet und wurde zu einer der Schlüsseltechnologien für die Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeugen. Diese Technologie kann durch chemische oder physikalische Methoden einen Film auf der Oberfl?che des Schneidwerkzeugs bilden, so dass das Schneidwerkzeug eine hervorragende umfassende Schneidleistung erzielen kann, um die Anforderungen des Hochgeschwindigkeitsschneidens zu erfüllen.

Zusammenfassend weist die Oberfl?chenbeschichtungstechnologie von Schneidwerkzeugen folgende Eigenschaften auf:

1. Die Beschichtungstechnologie kann die Oberfl?chenh?rte des Werkzeugs erheblich verbessern, ohne die Festigkeit des Werkzeugs zu verringern. Derzeit kann die H?rte fast 100 GPa erreichen.

2. Mit der schnellen Entwicklung der Beschichtungstechnologie werden die chemische Stabilit?t und die Hochtemperatur-Oxidationsbest?ndigkeit der Filme immer wichtiger, was ein Hochgeschwindigkeitsschneiden erm?glicht.

3. Schmierfilm hat eine gute Festschmierstoffleistung, die die Verarbeitungsqualit?t effektiv verbessern kann und auch zum Trockenschneiden geeignet ist.

4. Die Beschichtungstechnologie als letzter Prozess der Werkzeugherstellung hat wenig Einfluss auf die Werkzeuggenauigkeit und kann wiederholt werden.

Vorteile von beschichteten Schneidwerkzeugen: Kann die Lebensdauer von Schneidwerkzeugen erheblich verbessern; Schneideffizienz effektiv verbessern; die Oberfl?chenqualit?t des bearbeiteten Werkstücks deutlich verbessern; effektiv den Verbrauch von Werkzeugmaterialien reduzieren, Bearbeitungskosten reduzieren; Reduzieren Sie den Kühlmittelverbrauch, senken Sie die Kosten und schonen Sie die Umwelt.

Die richtige Oberfl?chenbehandlung von kleinen Kreisschneidern kann die Standzeit verl?ngern, die Bearbeitungszykluszeit verkürzen und die Oberfl?chenqualit?t verbessern. Es kann jedoch eine verwirrende und mühsame Aufgabe sein, die richtige Werkzeugbeschichtung gem?? den Verarbeitungsanforderungen auszuw?hlen. Jede Beschichtung hat sowohl Vor- als auch Nachteile beim Schneiden. Wenn eine falsche Beschichtung gew?hlt wird, kann die Standzeit geringer sein als bei unbeschichteten Werkzeugen und manchmal sogar mehr Probleme als zuvor.

Gegenw?rtig sind viele Arten von Werkzeugbeschichtungen verfügbar, einschlie?lich PVD-Beschichtungen, CVD-Beschichtungen und Verbundbeschichtungen, die abwechselnd mit PVD und CVD beschichtet sind. Diese Beschichtungen k?nnen leicht von Werkzeugherstellern oder Beschichtungslieferanten bezogen werden. In diesem Dokument werden einige gemeinsame Eigenschaften von Werkzeugbeschichtungen und einige h?ufig verwendete Auswahlschemata für PVD- und CVD-Beschichtungen vorgestellt. Jede Eigenschaft der Beschichtung spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung, welche Beschichtung für das Schneiden am vorteilhaftesten ist.

TiN-Beschichtungen

TiN ist eine Allzweck-PVD-Beschichtung, die die Werkzeugh?rte und die Oxidationstemperatur verbessern kann. Die Beschichtung kann für Schneidwerkzeuge oder Umformwerkzeuge aus Schnellarbeitsstahl verwendet werden, um eine gute Verarbeitungswirkung zu erzielen.

Chromnitridbeschichtung (CrN)

Die CrN-Beschichtung ist aufgrund ihrer guten Adh?sionsbest?ndigkeit die bevorzugte Beschichtung bei der Verarbeitung von Chip-Tumoren. Mit dieser fast unsichtbaren Beschichtung wird die Zerspanbarkeit von HSS- oder Hartmetallwerkzeugen und Umformwerkzeugen erheblich verbessert.

Diamantbeschichtung

Die CVD-Diamantbeschichtung kann die beste Leistung für Schneidwerkzeuge aus Nichteisenmetallmaterialien bieten. Es ist eine ideale Beschichtung für die Verarbeitung von Graphit, Metallmatrix-Verbundwerkstoffen (MMC), Aluminiumlegierungen mit hohem Siliziumgehalt und vielen anderen hochabrasiven Materialien. Es kommt zu einer chemischen Reaktion, die die Haftschicht zwischen Beschichtung und Schneidwerkzeug zerst?rt.

Beschichtungsanlagen

Beschichtungen, die zum Hartfr?sen, Gewindebohren und Bohren geeignet sind, sind unterschiedlich und haben ihre eigenen spezifischen Anwendungsf?lle. Darüber hinaus k?nnen auch mehrschichtige Beschichtungen verwendet werden. Zwischen der Oberfl?chenschicht und der Werkzeugmatrix sind weitere Beschichtungen eingebettet, die die Standzeit des Werkzeugs weiter verbessern k?nnen.

TiC-Beschichtung (TiCN)

Das in die TiCN-Beschichtung hinzugefügte Kohlenstoffelement kann die Werkzeugh?rte verbessern und eine bessere Oberfl?chenschmierf?higkeit erzielen. Es ist eine ideale Beschichtung für Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl.

Stickstoff-Aluminium-Titan oder Stickstoff-Titan-Aluminium Beschichtungen (TiAlN/AlTiN)

Die in der TiAlN/AlTiN-Beschichtung gebildete Aluminiumoxidschicht kann die Hochtemperatur-Lebensdauer von Schneidwerkzeugen effektiv verbessern. Die Beschichtung kann für Hartmetall-Schneidwerkzeuge verwendet werden, die haupts?chlich zum Trocken- oder Halbtrockenschneiden verwendet werden. Entsprechend dem unterschiedlichen Anteil von Al und Ti in der Beschichtung kann die AlTiN-Beschichtung eine h?here Oberfl?chenh?rte als die TiAlN-Beschichtung bieten, sodass sie eine weitere praktikable Beschichtungswahl im Bereich der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung darstellt.

Eigenschaften von Beschichtungen

H?rte

Eine durch Beschichtung verursachte hohe Oberfl?chenh?rte ist eine der besten M?glichkeiten, die Standzeit von Werkzeugen zu verbessern. Generell gilt: Je h?her die H?rte des Materials oder der Oberfl?che, desto l?nger die Standzeit. TiCN-Beschichtungen haben eine h?here H?rte als TiN-Beschichtungen. Durch die Erh?hung des Kohlenstoffgehalts wird die H?rte der TiCN-Beschichtung um 33% erh?ht, und der H?rtebereich betr?gt ca. Hv3000-4000 (je nach Hersteller). Die Anwendung von CVD-Diamantbeschichtungen mit Oberfl?chenh?rten bis zu Hv9000 auf Schneidwerkzeugen ist ausgereift. Im Vergleich zu PVD-beschichteten Schneidwerkzeugen hat sich die Lebensdauer von CVD-Diamant-beschichteten Schneidwerkzeugen um das 10- bis 20-fache erh?ht. Die hohe H?rte und Schnittgeschwindigkeit von diamantbeschichteten Werkzeugen kann 2-3 mal h?her sein als die von unbeschichteten Werkzeugen, was sie zu einer guten Wahl für das Schneiden von NE-Materialien macht.

Oxidationstemperatur

Die Oxidationstemperatur ist die Temperatur, bei der sich die Beschichtung zu zersetzen beginnt. Je h?her die Oxidationstemperatur ist, desto vorteilhafter ist das Schneiden bei hoher Temperatur. Obwohl die Raumtemperaturh?rte von TiAlN-Beschichtungen geringer sein kann als die von TiCN-Beschichtungen, hat sich gezeigt, dass TiAlN-Beschichtungen bei der Hochtemperaturverarbeitung viel effektiver sind als TiCN-Beschichtungen. Der Grund, warum die TiAlN-Beschichtung ihre H?rte bei hoher Temperatur beibehalten kann, liegt darin, dass sich zwischen dem Werkzeug und dem Span eine Aluminiumoxidschicht bilden kann und die Aluminiumoxidschicht W?rme vom Werkzeug auf das Werkstück oder den Span übertragen kann. Die Schnittgeschwindigkeit von Hartmetallwerkzeugen ist normalerweise h?her als die von Hochgeschwindigkeitsstahlwerkzeugen, was TiAlN zur bevorzugten Beschichtung für Hartmetallwerkzeuge macht. Die PVDTiAlN-Beschichtung wird üblicherweise für Hartmetallbohrer und Schaftfr?ser verwendet.

Schleifbarkeit

Verschlei?festigkeit bezieht sich auf die F?higkeit der Beschichtung, Verschlei? zu widerstehen. Obwohl die H?rte einiger Werkstückmaterialien m?glicherweise nicht sehr hoch ist, k?nnen die im Produktionsprozess hinzugefügten Elemente und das angewendete Verfahren zu Rissen oder Stumpfheit der Werkzeugschneidkante führen.

Oberfl?chenschmierung

Ein hoher Reibungskoeffizient erh?ht die Schnittw?rme, was die Lebensdauer der Beschichtung verkürzt und sogar zum Versagen führt. Die Verringerung des Reibungskoeffizienten kann die Lebensdauer des Werkzeugs erheblich verl?ngern. Feine, glatte oder regelm??ig strukturierte beschichtete Oberfl?chen helfen, die Schnittw?rme zu reduzieren, da glatte Oberfl?chen ein schnelles Abrutschen der Sp?ne von der Spanfl?che erm?glichen und die W?rmeentwicklung reduzieren. Im Vergleich zu unbeschichteten Schneidwerkzeugen k?nnen beschichtete Schneidwerkzeuge mit besserer Oberfl?chengleitf?higkeit auch mit h?herer Schnittgeschwindigkeit bearbeitet werden, wodurch das Hochtemperaturverschwei?en mit Werkstückmaterialien weiter vermieden wird.

Antiback-Eigenschaft

Der Bindungswiderstand der Beschichtung kann die chemische Reaktion zwischen dem Werkzeug und dem zu bearbeitenden Material verhindern oder verringern und die Ablagerung des Werkstückmaterials auf dem Werkzeug vermeiden. Bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen (z. B. Aluminium, Messing usw.) erzeugen Fr?ser h?ufig Trümmertumoren (BUE), die zu Werkzeugbruch oder übergr??e des Werkstücks führen. Sobald das verarbeitete Material beginnt, an dem Werkzeug zu haften, wird die Haftung weiter expandieren. Wenn zum Beispiel ein Aluminiumwerkstück mit einem geformten Gewindebohrer bearbeitet wird, nimmt das anhaftende Aluminium auf dem Gewindebohrer zu, nachdem jedes Loch bearbeitet wurde, und schlie?lich wird der Durchmesser des Gewindebohrers zu gro?, was zu einem Ausschuss der Werkstückgr??e führt. Beschichtungen mit gutem Haftwiderstand k?nnen auch bei Verarbeitungsgelegenheiten, bei denen die Kühlmittelleistung schlecht oder die Konzentration unzureichend ist, eine sehr gute Rolle spielen.

Auftragen von Beschichtungen

Die Implementierung von Beschichtungsanwendungen mit hohem Preis-Leistungs-Verh?ltnis kann von vielen Faktoren abh?ngen, aber für jede spezifische Verarbeitungsanwendung gibt es normalerweise nur eine oder mehrere praktikable Beschichtungsoptionen. Die richtige Auswahl der Beschichtungen und ihrer Eigenschaften kann dazu führen, dass zwischen einer deutlichen Verbesserung der Verarbeitungsleistung und fast keiner Verbesserung unterschieden wird. Schnitttiefe, Schnittgeschwindigkeit und Kühlmittel k?nnen die Auftragswirkung der Werkzeugbeschichtung beeinflussen.

Da es bei der Bearbeitung eines Werkstückmaterials viele Variablen gibt, ist eine der besten M?glichkeiten, die zu w?hlende Beschichtung zu bestimmen, das Probeschneiden. Beschichtungslieferanten entwickeln st?ndig neue Beschichtungen, um die Hochtemperatur-, Reibungs- und Verschlei?festigkeit von Beschichtungen weiter zu verbessern.