Správna povrchová úprava malých okrúhlych rezných nástrojov môže zlepšiť životnosť nástroja, skrátiť čas obrábacieho cyklu a zlepšiť kvalitu obrobeného povrchu. Výber správneho povlaku nástroja pre vaše potreby obrábania však môže byť mätúca úloha.
Každý povlak má pri rezaní výhody aj nevýhody. Ak sa zvolí nesprávna povrchová úprava, môže to mať za následok kratšiu životnosť nástroja ako pri nepokovovanom nástroji a niekedy dokonca spôsobiť ďalšie problémy.
K dispozícii je mnoho typov povlakov na nástroje, vrátane povlakov PVD, povlakov CVD a kompozitných povlakov, ktoré striedajú povlaky PVD a CVD, ktoré možno ľahko získať od výrobcov nástrojov alebo dodávateľov povlakov.
Tento článok stručne predstaví niektoré bežné vlastnosti povlakov nástrojov a niektoré bežne používané možnosti výberu povlakov PVD a CVD. Každá vlastnosť povlaku hrá dôležitú úlohu pri určovaní, ktorý povlak je pre rezanie najvýhodnejší.
Vlastnosti povlaku
1. Tvrdosť
Vysoká tvrdosť povrchu spôsobená povlakom je jedným z najlepších spôsobov, ako zlepšiť životnosť nástroja. Vo všeobecnosti platí, že čím tvrdší materiál alebo povrch, tým dlhšia je životnosť nástroja.
Povlak z karbidu titánu (TiCN) má vyššiu tvrdosť ako povlak z nitridu titánu (TiN). Vďaka zvýšenému obsahu uhlíka sa tvrdosť povlaku TiCN zvýšila o 33% a jeho tvrdosť sa pohybuje od cca Hv3000 do 4000 (v závislosti od výrobcu).
Aplikácia CVD diamantového povlaku s povrchovou tvrdosťou až Hv9000 na rezné nástroje je pomerne vyspelá. V porovnaní s nástrojmi s povlakom PVD sa životnosť nástrojov s povlakom CVD s diamantovým povlakom zvýšila 10 až 20-krát. Vysoká tvrdosť a rýchlosť rezania diamantových povlakov môže zvýšiť rýchlosť rezania 2 až 3-krát v porovnaní s nástrojmi bez povlaku, čo z nich robí dobrú voľbu na rezanie neželezných-materiálov.
2. Odolnosť proti opotrebovaniu
Odolnosť proti opotrebovaniu sa týka schopnosti povlaku odolávať opotrebovaniu. Aj keď tvrdosť niektorých materiálov obrobku nemusí byť príliš vysoká, prvky pridané počas výrobného procesu a použité procesy môžu spôsobiť prasknutie alebo otupenie reznej hrany nástroja.
3. Mazanie povrchu
Vysoké koeficienty trenia zvyšujú rezné teplo, čo má za následok skrátenú životnosť povlaku alebo dokonca zlyhanie. Zníženie koeficientu trenia môže výrazne predĺžiť životnosť nástroja. Jemné a hladké alebo pravidelne štruktúrované povrchy povlaku pomáhajú znižovať rezné teplo, pretože hladký povrch umožňuje trieskam rýchlo skĺznuť z prednej reznej hrany a znižovať tvorbu tepla. V porovnaní s nástrojmi bez povlaku možno nástroje s povlakom s lepšou povrchovou klzkosťou spracovávať aj pri vyšších rezných rýchlostiach, čím sa ešte viac vyhne vysokoteplotnému{3}}tavnému zváraniu s materiálom obrobku.
4. Oxidačná teplota
Oxidačná teplota sa vzťahuje na teplotu, pri ktorej sa povlak začína rozkladať. Čím vyššia je oxidačná teplota, tým je priaznivejšia pre rezanie pri vysokých teplotách. Hoci tvrdosť povlaku TiAlN pri izbovej teplote môže byť nižšia ako tvrdosť povlaku TiCN, ukázalo sa, že pri vysokoteplotnom spracovaní je oveľa účinnejšia ako TiCN. Dôvod, prečo si povlak TiAlN stále dokáže zachovať svoju tvrdosť pri vysokých teplotách, je ten, že medzi nástrojom a trieskou sa môže vytvoriť vrstva oxidu hlinitého, ktorá môže prenášať teplo z nástroja na obrobok alebo triesku. V porovnaní s nástrojmi z-rýchloreznej ocele majú nástroje z tvrdokovu zvyčajne vyššie rezné rýchlosti, vďaka čomu je TiAlN preferovaným povlakom pre nástroje z tvrdokovu. Karbidové vrtáky a stopkové frézy zvyčajne používajú tento PVD povlak TiAlN.
5. Anti-adhézia
Anti{0}}adhézna vlastnosť povlaku môže zabrániť alebo znížiť chemickú reakciu medzi nástrojom a spracovávaným materiálom a zabrániť usadzovaniu materiálu obrobku na nástroji.
Pri obrábaní ne-železných kovov (ako je hliník, mosadz atď.) sa na nástroji často vyskytujú-zrasty, ktoré spôsobujú vylamovanie nástroja alebo odchýlku veľkosti obrobku. Akonáhle sa obrábaný materiál začne lepiť na nástroj, priľnavosť sa bude ďalej rozširovať.
Pri obrábaní hliníkových obrobkov pomocou tvárniacich závitníkov sa hliník priľnutý na závitníku po obrobení každého otvoru zväčší a nakoniec sa priemer závitníka príliš zväčší, čo spôsobí vyradenie odchýlky veľkosti obrobku. Povlaky s dobrými-adhéznymi vlastnosťami môžu hrať dobrú úlohu aj pri obrábaní so slabým výkonom chladiacej kvapaliny alebo nedostatočnou koncentráciou.
Bežne používané nátery
1. Povlak z nitridu titánu (TiN)
TiN je všeobecný-poťah PVD, ktorý môže zvýšiť tvrdosť nástroja a má vysokú oxidačnú teplotu. Tento povlak môže dosiahnuť veľmi dobré výsledky obrábania, keď sa použije na rezné nástroje z rýchloreznej ocele alebo tvárniace nástroje-.
2. Povlak z nitridu karbidu titánu (TiCN)
Uhlíkový prvok pridaný do povlaku TiCN môže zvýšiť tvrdosť nástroja a dosiahnuť lepšiu klzkosť povrchu, čo z neho robí ideálny povlak pre nástroje z-rýchloreznej ocele.
3. Dusíkatý titánový titánový alebo dusíkový titánový hliníkový povlak (TiAlN/AlTiN)
Vrstva oxidu hlinitého vytvorená v povlaku TiAlN/AlTiN môže účinne zlepšiť-životnosť nástroja pri obrábaní pri vysokých teplotách. Tento povlak možno použiť pre nástroje z tvrdokovu, ktoré sa používajú hlavne na suché alebo polo{2}}suché rezanie. V závislosti od pomeru hliníka a titánu obsiahnutého v povlaku môže povlak AlTiN poskytnúť vyššiu tvrdosť povrchu ako povlak TiAlN, takže je to ďalšia životaschopná možnosť povlaku v oblasti vysokorýchlostného obrábania.
4. Dusíkatý chrómový hliníkový povlak (AlCrN)
Dobrá anti{0}}adhézna vlastnosť povlaku AlCrN z neho robí preferovaný povlak pri obrábaní náchylný na vytváranie-okrajov. Po nanesení tohto takmer neviditeľného povlaku sa výrazne zlepší výkon obrábania nástrojov z rýchloreznej ocele alebo nástrojov z tvrdokovu a tvárniacich nástrojov.
5. Diamant
CVD diamantové povlaky poskytujú optimálny výkon pre nástroje na obrábanie neželezných materiálov{0}} a sú ideálne na obrábanie grafitu, kompozitov s kovovou matricou (MMC), zliatin hliníka s vysokým obsahom kremíka a mnohých ďalších vysoko abrazívnych materiálov (poznámka: nástroje s čistým diamantom nemožno použiť na obrábanie oceľových dielov, pretože obrábanie oceľových dielov vytvára veľké rezné teplo a spôsobuje chemickú reakciu, ktorá ničí povlak a adhéziu).
Na tvrdé frézovanie, závitovanie a vŕtanie sú vhodné rôzne povlaky a každý má svoje špecifické použitie. Okrem toho je možné použiť viac{1}}vrstvové povlaky, ktoré majú medzi povrchovú vrstvu a substrát nástroja vložené ďalšie povlaky na ďalšie zvýšenie životnosti nástroja.
Úspešná aplikácia náterov
Nákladová-efektívna aplikácia povlakov môže závisieť od mnohých faktorov, ale pre každú konkrétnu aplikáciu obrábania zvyčajne existuje len jedna alebo niekoľko realizovateľných možností povlaku.
Správny výber povlaku a jeho vlastností môže znamenať rozdiel medzi výrazným zlepšením výkonu obrábania a takmer žiadnym zlepšením. Hĺbka rezu, rýchlosť rezu a chladiaca kvapalina môžu ovplyvniť aplikáciu povlakov nástrojov.
Pretože pri obrábaní materiálu obrobku existuje veľa premenných, jedným z najlepších spôsobov, ako určiť, ktorý povlak použiť, je skúšobné rezanie. Dodávatelia povlakov neustále vyvíjajú ďalšie nové povlaky, aby ďalej zlepšili odolnosť povlaku voči vysokej teplote, trenie a odolnosť proti opotrebovaniu. Vždy je dobré overiť si aplikáciu najnovších a najlepších povlakov nástrojov pri obrábaní u výrobcu povlaku (nástroja).
