Väikeste ümmarguste lõiketööriistade õige pinnatöötlus võib pikendada tööriista eluiga, lühendada töötlemistsükli aega ja parandada töödeldud pinna kvaliteeti. Töötlemisvajaduste jaoks sobiva tööriistakatte valimine võib aga olla segane ülesanne.
Igal kattekihil on lõikamisel nii eelised kui ka puudused. Kui valite vale katte, võib selle tulemuseks olla lühem tööriista kasutusiga kui katmata tööriistal ja mõnikord isegi rohkem probleeme.
Saadaval on mitut tüüpi tööriistakatteid, sealhulgas PVD-katted, CVD-katted ja komposiitkatted, mis vahelduvad PVD- ja CVD-katetega, mida saab hõlpsasti hankida tööriistatootjatelt või kattematerjalide tarnijatelt.
See artikkel tutvustab lühidalt mõningaid tööriistakatete ühiseid omadusi ning mõnda tavaliselt kasutatavat PVD- ja CVD-katte valikuvõimalust. Iga katte omadus mängib olulist rolli määramisel, milline kate on lõikamiseks kõige kasulikum.
Katte omadused
1. Kõvadus
Pinnakatte kõrge kõvadus on üks parimaid viise tööriista eluea pikendamiseks. Üldiselt võib öelda, et mida kõvem materjal või pind, seda pikem on tööriista kasutusiga.
Titaankarbiidist (TiCN) kattel on suurem kõvadus kui titaannitriidkattel (TiN). Suurenenud süsinikusisalduse tõttu on TiCN katte kõvadus kasvanud 33% ja selle kõvadus jääb vahemikku umbes Hv3000 kuni 4000 (olenevalt tootjast).
CVD teemantkatte kandmine pinna kõvadusega kuni Hv9000 lõikeriistadele on olnud suhteliselt küps. Võrreldes PVD-kattega tööriistadega on CVD-teemantkattega tööriistade eluiga pikenenud 10–20 korda. Teemantkatete kõrge kõvadus ja lõikekiirus võivad suurendada lõikekiirust 2–3 korda võrreldes katmata tööriistadega, mistõttu on see hea valik värviliste materjalide lõikamiseks.
2. Kulumiskindlus
Kulumiskindlus viitab katte kulumiskindlusele. Kuigi mõne töödeldava detaili materjali kõvadus ei pruugi olla liiga kõrge, võivad tootmisprotsessi käigus lisatud elemendid ja kasutatud protsessid põhjustada tööriista lõikeserva mõranemist või nüri.
3. Pinna määrimine
Kõrged hõõrdetegurid suurendavad lõikesoojust, mille tulemuseks on katte eluea lühenemine või isegi rike. Hõõrdeteguri vähendamine võib tööriista eluiga oluliselt pikendada. Peened ja siledad või korrapärase tekstuuriga kattepinnad aitavad vähendada lõikekuumust, sest sile pind laseb laastudel kiiresti eesmisest lõikeservast maha libiseda ja vähendab soojuse teket. Võrreldes katmata tööriistadega saab parema pinnamäärdega kaetud tööriistu töödelda ka suurema lõikekiirusega, vältides veelgi kõrgel -temperatuuril sulandkeevitust tooriku materjaliga.
4. Oksüdatsioonitemperatuur
Oksüdatsioonitemperatuur viitab temperatuurile, mille juures kattekiht hakkab lagunema. Mida kõrgem on oksüdatsioonitemperatuur, seda soodsam on see lõikamiseks kõrgel temperatuuril. Kuigi TiAlN-katte kõvadus toatemperatuuril võib olla madalam kui TiCN-katte oma, on see kõrgel temperatuuril{2}}töötlemisel osutunud palju tõhusamaks kui TiCN. Põhjus, miks TiAlN kate suudab kõrgetel temperatuuridel siiski oma kõvadust säilitada, on see, et tööriista ja kiibi vahele võib tekkida alumiiniumoksiidi kiht, mis võib tööriistalt soojust töödeldavale detailile või kiibile üle kanda. Võrreldes -kiirete terasest tööriistadega on karbiidtööriistadel tavaliselt suurem lõikekiirus, mis teeb TiAlN-ist karbiidtööriistade eelistatud kattekihi. Karbiidist puurid ja otsafreesid kasutavad tavaliselt seda PVD TiAlN katet.
5. Anti-adhesioon
Katte adhesioonivastane -omadus võib takistada või vähendada tööriista ja töödeldud materjali vahelist keemilist reaktsiooni ning vältida töödeldava detaili sadestumist tööriistale.
Värviliste metallide (nagu alumiinium, messing jne) töötlemisel -tekib tööriistal sageli üles{2}}serv, mis põhjustab tööriista lõhenemist või tooriku suuruse kõrvalekaldeid. Kui töödeldav materjal hakkab tööriista külge kleepuma, jätkab nake laienemist.
Alumiiniumist toorikute töötlemisel vormimiskraanidega suureneb kraani külge kleepunud alumiiniumi kogus pärast iga augu töötlemist ja lõpuks muutub kraani läbimõõt liiga suureks, põhjustades tooriku suuruse kõrvalekalde kaotamise. Heade adhesioonivastaste -omadustega katted võivad mängida head rolli isegi siis, kui jahutusvedelik on halva jõudluse või ebapiisava kontsentratsiooniga töötlemisel.
Tavaliselt kasutatavad katted
1. Titaannitriidkate (TiN)
TiN on üldotstarbeline{0}}PVD-kate, mis võib suurendada tööriista kõvadust ja millel on kõrge oksüdatsioonitemperatuur. Selle kattega on võimalik saavutada väga häid töötlemistulemusi, kui seda kasutatakse kiirete-terase lõike- või vormimistööriistade jaoks.
2. Titaankarbiidnitriidkate (TiCN)
TiCN-kattele lisatud süsinikelement võib suurendada tööriista kõvadust ja saavutada parema pinna määrdevõime, muutes selle ideaalseks kattekihiks{0}}kiirterasest tööriistadele.
3. Lämmastik-alumiinium-titaan või lämmastik-titaan-alumiiniumkate (TiAlN/AlTiN)
TiAlN/AlTiN-kattes moodustunud alumiiniumoksiidi kiht võib tõhusalt pikendada tööriista kõrgel temperatuuril{0}}töötlemise eluiga. Seda katet saab kasutada karbiidtööriistade jaoks, mida kasutatakse peamiselt kuiv- või pool{2}}kuivlõikamiseks. Olenevalt kattekihis sisalduva alumiiniumi ja titaani vahekorrast võib AlTiN-kate pakkuda suuremat pinna kõvadust kui TiAlN-kate, seega on see veel üks elujõuline katmisvõimalus kiires{4}}töötluses.
4. Lämmastikkroom-alumiiniumkate (AlCrN)
AlCrN-katte hea adhesioonivastane{0}}omadus muudab selle töötlemisel eelistatud kattekihiks, mis kaldub üles-servadesse. Pärast selle peaaegu nähtamatu katte pealekandmist paraneb kiirterasest-tööriistade või karbiidtööriistade ja vormimistööriistade töötlemine oluliselt.
5. Teemant
CVD teemantkatted tagavad optimaalse jõudluse mitteraudmetallide töötlemistööriistadele ja sobivad ideaalselt grafiidi, metallmaatrikskomposiitide (MMC), kõrge ränisisaldusega alumiiniumsulamite ja paljude muude väga abrasiivsete materjalide töötlemiseks (märkus: puhta teemantkattega tööriistu ei saa kasutada terasdetailide töötlemiseks, kuna terasdetailide töötlemine tekitab palju keemilist lõikesoojust, mis põhjustab kaastöötlemisreaktsiooni).
Tugevaks freesimiseks, keermetamiseks ja puurimiseks sobivad erinevad pinnakatted ning igaühel neist on oma spetsiifiline kasutusala. Lisaks saab kasutada mitmekihilisi katteid, millel on pinnakihi ja tööriista aluspinna vahele asetatud muud katted, et tööriista kasutusiga veelgi pikendada.
Kattekihtide edukas pealekandmine
Katte kuluefektiivne pealekandmine võib{0}}sõltuda paljudest teguritest, kuid iga konkreetse töötlusrakenduse jaoks on tavaliselt ainult üks või mitu elujõulist katmisvalikut.
Katte õige valik ja selle omadused võivad tähendada erinevust töötlemisvõime olulise paranemise ja peaaegu olematu paranemise vahel. Lõikesügavus, lõikekiirus ja jahutusvedelik võivad kõik mõjutada tööriistade katete pealekandmist.
Kuna tooriku materjali töötlemisel on palju muutujaid, on üks parimaid viise kasutatava katte kindlaksmääramiseks katselõikamine. Pinnakatte tarnijad töötavad pidevalt välja uusi katteid, et veelgi parandada katte kõrge temperatuurikindlust, hõõrdumist ja kulumiskindlust. Alati on hea kontrollida katte (tööriista) tootjalt töötlusel uusimate ja parimate tööriistakatete kasutamist.
