小型の丸型工具で適切な表面処理を行うと、工具の寿命が延び、加工サイクル タイムが短縮され、加工面の品質が向上します。 しかし、機械加工のニーズに適したツール コーティングを選択することは、混乱を招き、労力を要する場合があります。
各コーティングには、機械加工における長所と短所の両方があります。 不適切なコーティングを選択すると、コーティングされていない工具よりも工具寿命が短くなる可能性があり、場合によってはコーティング前よりも多くの問題が発生することさえあります。
PVD コーティング、CVD コーティング、および PVD と CVD を交互にコーティングする複合コーティングなど、さまざまな種類のツール コーティングから選択できます。これらのコーティングは、ツール メーカーまたはコーティング サプライヤーから簡単に入手できます。 床。
この記事では、いくつかの工具コーティングの一般的な特性と、一般的に使用される PVD および CVD コーティング オプションのいくつかを簡単に紹介します。 コーティングの各特性は、切断作業に最も有益なコーティングを決定する上で重要な役割を果たします。
1 コーティングの特性
硬度
コーティングによってもたらされる高い表面硬度は、工具寿命を延ばす最良の方法の 1 つです。 一般に、素材や表面が硬ければ硬いほど、工具の寿命は長くなります。
炭化窒化チタン (TiCN) コーティングは、窒化チタン (TiN) コーティングよりも硬度が高くなります。 炭素含有量の増加により、TiCN コーティングの硬度は 33% 増加し、その硬度は約 Hv3000 から 4000 の範囲です (メーカーによって異なります)。
切削工具への表面硬度Hv9000のCVDダイヤモンドコーティングの適用は比較的成熟しています。 PVDコーティング切削工具と比較して、CVDダイヤモンドコーティング切削工具の寿命は10倍から20倍に伸びました。 ダイヤモンドコーティングの硬度が高く、コーティングされていない工具に比べて切削速度が 2 ～ 3 倍速くなるため、非鉄材料の切削に適しています。
耐摩耗性
耐摩耗性とは、コーティングが摩耗に抵抗する能力を指します。 一部の被削材自体は硬すぎない場合がありますが、製造中に追加された要素やプロセスによって、工具の刃先が欠けたり鈍くなったりすることがあります。
表面潤滑性
摩擦係数が高いと切削熱が増加し、コーティングの寿命が短くなり、場合によっては故障につながります。 摩擦係数を下げることで、工具の寿命を大幅に延ばすことができます。 滑らかなまたは規則的なテクスチャーのコーティング表面は、滑らかな表面がすくい面から切りくずをすばやく滑り落ちさせ、発熱を抑えるため、切削熱を低減するのに役立ちます。 より優れた表面潤滑性を備えたコーティングされた工具は、コーティングされていない工具よりも高い切削速度で機械加工することもでき、被削材との熱溶着をさらに回避できます。
酸化温度
酸化温度とは、コーティングが分解し始める温度値を指します。 酸化温度の値が高いほど、高温条件下での切削に適しています。 TiAlN コーティングの室温硬度は TiCN コーティングよりも低い場合がありますが、高温処理では TiCN よりもはるかに効果的であることが証明されています。 WeChat: Yuki7557 を追加して、マクロ プログラム チュートリアルのコピーを送信します。 TiAlN コーティングが高温でも硬度を維持できる理由は、ツールとチップの間に酸化アルミニウムの層が形成されるためです。 酸化アルミニウム層は、工具から工作物または削り屑に熱を伝えることができます。 通常、超硬工具は高速度鋼工具に比べて切削速度が速いため、TiAlN は超硬工具のコーティングとして最適です。 超硬ドリルとエンド ミルは、多くの場合、この PVD TiAlN コーティングを備えています。
癒着防止
コーティングの非付着性により、工具と加工される材料との間の化学反応が防止または緩和され、工具へのワーク材料の堆積が回避されます。
非鉄金属 (アルミニウム、真鍮など) を加工する場合、工具に構成刃先 (BUE) が発生することが多く、工具のチッピングや公差外のワーク寸法の原因となる場合があります。 加工中の材料が工具に付着し始めると、付着は拡大し続けます。
フォーミングタップでアルミワークを加工する場合、穴を加工するごとにタップに付着したアルミが増えていき、最終的にはタップ径が大きくなりすぎて、ワークサイズが公差外となり廃棄されてしまいます。 クーラントの特性が悪い、または十分に濃縮されていない機械加工状況でも、優れた抗結合特性を備えたコーティングはうまく機能します。
2 よく使われるコーティング
1 窒化チタンコーティング (TiN)
TiN は汎用 PVD コーティングで、工具の硬度を高め、酸化温度を高めます。 このコーティングは、高速度鋼切削工具または成形工具に使用して、非常に優れた加工結果を得ることができます。
2 炭化窒化チタンコーティング (TiCN)
TiCN コーティングに添加された炭素元素は、工具の硬度を高め、表面の潤滑性を向上させることができます。これは、高速度鋼工具にとって理想的なコーティングです。
3 窒素-アルミニウム-チタンまたは窒素-チタン-アルミニウム コーティング (TiAlN/AlTiN)
TiAlN/AlTiN コーティングに形成されたアルミナ層は、工具の高温加工寿命を効果的に向上させることができます。 このコーティングは、主にドライまたはセミドライ切削で使用される超硬工具に選択できます。 コーティングに含まれるアルミニウムとチタンの比率に応じて、AlTiN コーティングは TiAlN コーティングよりも高い表面硬度を提供できるため、高速加工用のもう 1 つの実行可能なコーティング オプションです。
4 クロムアルミニウム窒化物コーティング (AlCrN)
AlCrN コーティングの優れた固結防止特性により、構成刃先が発生しやすい加工に最適なコーティングとなります。 このほとんど目に見えないコーティングを適用すると、高速度鋼または超硬切削工具および成形工具の加工性能が大幅に向上します。
5 ダイヤモンドコーティング（ダイヤモンド）
CVD ダイヤモンド コーティングは、非鉄金属材料加工ツールに最高の性能を提供でき、グラファイト、金属マトリックス複合材 (MMC)、高シリコン アルミニウム合金、その他多くの研磨性の高い材料の加工に理想的なコーティングです (注: 純粋なダイヤモンド コーティング鋼部品の機械加工は大量の切削熱を発生させ、化学反応を引き起こし、コーティングと工具の間の接着層を破壊するため、切削工具は鋼部品の加工には使用できません)。
ハードミーリング、タッピング、穴あけ用のさまざまなコーティングがあり、それぞれに固有の用途があります。 さらに、多層コーティングも利用できます。これは、表面層と工具基材の間に他のコーティングが埋め込まれているため、工具の耐用年数をさらに延ばすことができます。
3 コーティングの成功
費用対効果の高いコーティングの適用を達成することは、多くの要因に左右されますが、通常、特定の処理アプリケーションごとに実行可能なコーティング オプションは 1 つまたは数個しかありません。
コーティングとその特性を正しく選択することは、加工性の顕著な改善と、ほとんどまたはまったく改善しないことの違いを意味します。 切削深さ、切削速度、およびクーラントはすべて、工具コーティングがどれだけうまく適用されるかに影響を与える可能性があります。
被削材の加工には多くの変数が存在するため、どのコーティングを選択するかを決定する最良の方法の 1 つは、試し切りを行うことです。 コーティング サプライヤーは、コーティングの耐高温性、耐摩擦性、および耐摩耗性をさらに向上させるために、より多くの新しいコーティングを常に開発しています。 コーティング (工具) メーカーと協力して、機械加工用途向けの最新かつ最高の工具コーティングを検証することは常に良いことです。
