Việc xử lý bề mặt chính xác của dụng cụ cắt tròn nhỏ có thể cải thiện tuổi thọ dụng cụ, giảm thời gian chu trình gia công và cải thiện chất lượng bề mặt gia công. Tuy nhiên, việc chọn lớp phủ dụng cụ phù hợp cho nhu cầu gia công của bạn có thể là một nhiệm vụ khó hiểu.
Mỗi lớp phủ đều có cả ưu điểm và nhược điểm trong quá trình cắt. Nếu chọn sai lớp phủ, nó có thể dẫn đến tuổi thọ của dụng cụ thấp hơn so với dụng cụ không được phủ và đôi khi còn gây ra nhiều vấn đề hơn.
Có nhiều loại lớp phủ công cụ có sẵn, bao gồm lớp phủ PVD, lớp phủ CVD và lớp phủ composite thay thế lớp phủ PVD và CVD, có thể dễ dàng mua được từ các nhà sản xuất dụng cụ hoặc nhà cung cấp lớp phủ.
Bài viết này sẽ giới thiệu ngắn gọn một số đặc tính chung của lớp phủ công cụ và một số tùy chọn lựa chọn lớp phủ PVD và CVD thường được sử dụng. Mỗi thuộc tính lớp phủ đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định lớp phủ nào có lợi nhất cho việc cắt.
Đặc tính lớp phủ
1. Độ cứng
Độ cứng bề mặt cao do lớp phủ mang lại là một trong những cách tốt nhất để cải thiện tuổi thọ dụng cụ. Nói chung, vật liệu hoặc bề mặt càng cứng thì tuổi thọ của dụng cụ càng dài.
Lớp phủ titan cacbua (TiCN) có độ cứng cao hơn lớp phủ titan nitride (TiN). Do hàm lượng carbon tăng lên nên độ cứng của lớp phủ TiCN đã tăng 33% và độ cứng của nó dao động trong khoảng Hv3000 đến 4000 (tùy theo nhà sản xuất).
Việc ứng dụng lớp phủ kim cương CVD với độ cứng bề mặt lên tới Hv9000 trên dụng cụ cắt đã tương đối hoàn thiện. So với dụng cụ được phủ PVD, tuổi thọ của dụng cụ được phủ kim cương CVD đã tăng từ 10 đến 20 lần. Độ cứng cao và tốc độ cắt của lớp phủ kim cương có thể tăng tốc độ cắt lên gấp 2 đến 3 lần so với các dụng cụ không được phủ, khiến nó trở thành lựa chọn phù hợp để cắt các vật liệu kim loại-.
2. Chống mài mòn
Khả năng chống mài mòn đề cập đến khả năng chống mài mòn của lớp phủ. Mặc dù độ cứng của một số vật liệu phôi có thể không quá cao, nhưng các yếu tố được thêm vào trong quá trình sản xuất và các quy trình được sử dụng có thể khiến lưỡi cắt của dụng cụ bị nứt hoặc cùn.
3. Độ bôi trơn bề mặt
Hệ số ma sát cao làm tăng nhiệt cắt, dẫn đến tuổi thọ lớp phủ bị rút ngắn hoặc thậm chí bị hỏng. Việc giảm hệ số ma sát có thể kéo dài tuổi thọ dụng cụ một cách đáng kể. Bề mặt phủ mịn và mịn hoặc có kết cấu đều đặn giúp giảm nhiệt cắt vì bề mặt nhẵn cho phép phoi trượt nhanh khỏi lưỡi cắt phía trước và giảm sinh nhiệt. So với các dụng cụ không được phủ, các dụng cụ được phủ có độ bôi trơn bề mặt tốt hơn cũng có thể được xử lý ở tốc độ cắt cao hơn, đồng thời tránh được việc hàn nhiệt hạch ở nhiệt độ cao-với vật liệu phôi.
4. Nhiệt độ oxy hóa
Nhiệt độ oxy hóa đề cập đến nhiệt độ mà lớp phủ bắt đầu phân hủy. Nhiệt độ oxy hóa càng cao thì càng thuận lợi cho việc cắt trong điều kiện nhiệt độ cao. Mặc dù độ cứng ở nhiệt độ phòng của lớp phủ TiAlN có thể thấp hơn độ cứng của lớp phủ TiCN nhưng nó đã được chứng minh là hiệu quả hơn nhiều so với TiCN trong quá trình xử lý ở nhiệt độ-cao. Lý do lớp phủ TiAlN vẫn có thể duy trì độ cứng ở nhiệt độ cao là do một lớp oxit nhôm có thể được hình thành giữa dụng cụ và phoi, lớp này có thể truyền nhiệt từ dụng cụ sang phôi hoặc phoi. So với các công cụ thép tốc độ cao, công cụ cacbua thường có tốc độ cắt cao hơn, điều này khiến TiAlN trở thành lớp phủ ưa thích cho các công cụ cacbua. Máy khoan cacbua và máy phay ngón thường sử dụng lớp phủ PVD TiAlN này.
5. Chống{1}}bám dính
Đặc tính chống bám dính-của lớp phủ có thể ngăn chặn hoặc làm giảm phản ứng hóa học giữa dụng cụ và vật liệu đã xử lý, đồng thời tránh sự lắng đọng của vật liệu phôi trên dụng cụ.
Khi gia công kim loại màu (chẳng hạn như nhôm, đồng thau, v.v.), cạnh -hình thành thường xuất hiện trên dụng cụ, gây ra hiện tượng sứt mẻ dụng cụ hoặc sai lệch kích thước phôi. Khi vật liệu được gia công bắt đầu dính vào dụng cụ, độ bám dính sẽ tiếp tục mở rộng.
Khi gia công phôi nhôm bằng taro định hình, lượng nhôm bám vào vòi sẽ tăng lên sau mỗi lỗ được gia công, và cuối cùng đường kính taro trở nên quá lớn khiến sai lệch kích thước phôi bị loại bỏ. Lớp phủ có đặc tính chống bám dính tốt-có thể đóng vai trò tốt ngay cả trong các trường hợp gia công có hiệu suất làm mát kém hoặc nồng độ không đủ.
Lớp phủ thường được sử dụng
1. Lớp phủ titan nitrit (TiN)
TiN là lớp phủ PVD có mục đích chung-có thể tăng độ cứng của dụng cụ và có nhiệt độ oxy hóa cao. Lớp phủ này có thể đạt được kết quả gia công rất tốt khi được sử dụng cho các công cụ cắt hoặc tạo hình thép-tốc độ cao.
2. Lớp phủ titan cacbua nitrit (TiCN)
Nguyên tố carbon được thêm vào lớp phủ TiCN có thể tăng độ cứng của dụng cụ và đạt được độ bôi trơn bề mặt tốt hơn, khiến nó trở thành lớp phủ lý tưởng cho các công cụ thép tốc độ cao.
3. Lớp phủ nhôm Nitơ Titan hoặc Nhôm Nitơ Titan (TiAlN/AlTiN)
Lớp oxit nhôm được hình thành trong lớp phủ TiAlN/AlTiN có thể cải thiện hiệu quả-tuổi thọ gia công ở nhiệt độ cao của dụng cụ. Lớp phủ này có thể được sử dụng cho các dụng cụ cacbit chủ yếu dùng để cắt khô hoặc bán khô. Tùy thuộc vào tỷ lệ nhôm và titan có trong lớp phủ, lớp phủ AlTiN có thể mang lại độ cứng bề mặt cao hơn lớp phủ TiAlN, do đó, đây là một lựa chọn lớp phủ khả thi khác trong lĩnh vực gia công tốc độ cao.
4. Lớp phủ nhôm crom nitơ (AlCrN)
Đặc tính chống bám dính-tốt của lớp phủ AlCrN khiến nó trở thành lớp phủ được ưu tiên trong gia công có xu hướng có-cạnh tích tụ. Sau khi áp dụng lớp phủ gần như vô hình này, hiệu suất gia công của các công cụ thép-tốc độ cao hoặc công cụ cacbua và công cụ tạo hình sẽ được cải thiện đáng kể.
5. Kim cương
Lớp phủ kim cương CVD mang lại hiệu suất tối ưu cho các công cụ gia công vật liệu không chứa sắt-và lý tưởng để gia công than chì, vật liệu tổng hợp ma trận kim loại (MMC), hợp kim nhôm có hàm lượng silic cao và nhiều vật liệu có độ mài mòn cao khác (lưu ý: không thể sử dụng các công cụ được phủ kim cương nguyên chất để gia công các bộ phận bằng thép vì gia công các bộ phận bằng thép tạo ra nhiều nhiệt cắt và gây ra phản ứng hóa học phá hủy lớp bám dính giữa lớp phủ và dụng cụ).
Các lớp phủ khác nhau phù hợp cho việc phay cứng, tarô và khoan, và mỗi loại có ứng dụng cụ thể riêng. Ngoài ra, có thể sử dụng lớp phủ nhiều{1}}có các lớp phủ khác được nhúng giữa lớp bề mặt và nền công cụ để cải thiện hơn nữa tuổi thọ của công cụ.
Ứng dụng thành công lớp phủ
Việc áp dụng lớp phủ-hiệu quả về mặt chi phí có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng đối với mỗi ứng dụng gia công cụ thể, thường chỉ có một hoặc một vài tùy chọn lớp phủ khả thi.
Sự lựa chọn chính xác lớp phủ và các đặc tính của nó có thể mang lại sự khác biệt giữa sự cải thiện đáng kể về hiệu suất gia công và hầu như không cải thiện. Độ sâu cắt, tốc độ cắt và chất làm mát đều có thể ảnh hưởng đến việc áp dụng lớp phủ dụng cụ.
Bởi vì có nhiều biến số trong quá trình gia công vật liệu phôi, một trong những cách tốt nhất để xác định nên sử dụng lớp phủ nào là thông qua việc cắt thử. Các nhà cung cấp lớp phủ không ngừng phát triển thêm nhiều lớp phủ mới để cải thiện hơn nữa khả năng chịu nhiệt độ cao, khả năng chống ma sát và mài mòn của lớp phủ. Việc xác minh ứng dụng của lớp phủ công cụ mới nhất và tốt nhất trong gia công với nhà sản xuất lớp phủ (công cụ) luôn là điều tốt.
