De beste coating voor droog zagen op hoge snelheid is Stikstof Aluminium Titanium
Een belangrijke reden waarom snijvloeistoffen tegenwoordig vaak niet meer nodig zijn, is vanwege coatings. Ze verminderen temperatuurschokken door de warmteoverdracht van de snijzone naar de wisselplaat (gereedschap) te remmen. De coating werkt als een thermische barrière omdat deze een veel lagere thermische geleidbaarheid heeft dan de gereedschapsbasis en het werkstukmateriaal. Hierdoor nemen deze gereedschappen minder warmte op en zijn ze bestand tegen hogere snijtemperaturen. Of het nu gaat om draaien of frezen, gecoate gereedschappen zorgen voor efficiëntere snijparameters zonder de standtijd te verkorten.
De laagdikte ligt tussen de 2 en 18 micron en speelt een belangrijke rol bij de prestaties van het gereedschap. Dunnere coatings zijn beter bestand tegen temperatuurveranderingen tijdens impactsnijden dan dikkere coatings omdat dunnere coatings minder spanning hebben en minder vatbaar zijn voor scheuren. Bij snelle afkoeling en verwarming hebben dikke coatings de neiging om te versplinteren als een glas dat zeer snel opwarmt en afkoelt. Droog zagen met dun gecoate wisselplaten kan de standtijd tot 40 procent verlengen. Daarom worden fysieke coatings vaak gebruikt om ronde gereedschappen en freeswisselplaten te coaten. PVD-coatings worden doorgaans dunner aangebracht dan chemische coatings en hechten sterker aan de contour. Bovendien kunnen PVD-coatings bij veel lagere temperaturen op hardmetaal worden aangebracht, zodat ze meer worden gebruikt voor zeer scherpe randen en grote frees- en draaigereedschappen met positieve helling.
Hoewel het coatingmateriaal titaniumnitride is, is het goed voor 80 procent van alle gecoate gereedschappen. In het geval van droog snijden op hoge snelheid is de beste PVD-coating echter titanium-aluminium-nitride (TiAlN), dat een factor vier beter presteert dan titaniumnitride bij continu snijden op hoge temperatuur, zoals bij draaien op hoge snelheid. TiAlN-coating presteert ook beter dan andere coatings voor gereedschappen onder hogere thermische belasting. Zoals droog frezen en diepgatboren van gaten met een kleine diameter waar snijvloeistoffen moeilijk te bereiken zijn
TiAlN is harder dan TiN bij snijtemperaturen en is thermisch stabiel. PVD-coatings profiteren van de weerstand tegen chemische slijtage. Het heeft een hardheid tot 3500 graden Vickers en de bedrijfstemperatuur is tot 1470 graden F. Materiaalwetenschappers speculeren dat deze eigenschappen kunnen worden toegeschreven aan amorfe aluminiumoxidefilms, die zich vormen op de chip/tool-interface wanneer een deel van het aluminium in het coatingoppervlak oxideert bij hoge temperaturen.
Voor dit onderzoek is bewust gekozen voor ultradunne meerlaagse PVD-coatings en het depositieproces levert coatings op die bestaan uit honderden lagen van elk slechts enkele nanometer dik. De depositie van algemene PVD-coatings is slechts enkele micrometer dikke coatings.
Hoewel PVD-coating veel voordelen heeft, is CVD-coating nog steeds populairder voor het bewerken van de meeste ferrometalen. In het CVD-proces helpt de hogere depositietemperatuur om de hechtsterkte te verbeteren en een hoger kobaltgehalte in de matrix mogelijk te maken, zodat de taaiheid van de snijkant goed is en het vermogen om plastische vervorming te weerstaan wordt verbeterd. Door de CVD-coatingverhouding
CVD is het proces waarbij een bruikbare laag aluminiumoxide op het gereedschap wordt afgezet, de meest hitte- en oxidatiebestendige coating die bekend is. Aluminiumoxide is een slechte geleider, het isoleert het gereedschap van de warmte die wordt gegenereerd door snijvervorming en bevordert de warmtestroom naar de chip. Dit is een uitstekend CVD-coatingmateriaal, voornamelijk voor hardmetalen draaigereedschappen die worden gebruikt bij droog zagen. Het beschermt ook het substraat tijdens snijden op hoge snelheid en is de beste anti-schurende en kraterslijtagecoating.
Gecoate wisselplaten hebben een langere standtijd en zijn stabieler bij droog frezen dan bij nat frezen. Hogere snijsnelheden zullen de snijtemperatuur verder verhogen. Bijvoorbeeld, het droog machinaal bewerken van gietijzer met een snijsnelheid van 14,000 tpm en 1.575 inch/min kan de snijzone voor het gereedschap verwarmen tot 600 graden tot 700 graden. De verspaningssnelheid is vergelijkbaar met het frezen van aluminium, terwijl de resulterende temperaturen hoger zijn bij gietijzer dan bij conventionele gereedschappen.
Selectie van cermets, keramiek, CBN, PCD
Hogere snijsnelheden vereisen slijtvastere gereedschapsmaterialen en een hogere thermische hardheid. Cermets, kubisch boornitride en twee keramieksoorten die geschikt zijn voor fijne verwerkingsbehoeften - aluminiumoxide en siliciumnitride (de moderne term "keramiek" omvat zowel aluminiumoxide als siliciumnitride, in plaats van in het verleden alleen maar naar aluminiumoxide te verwijzen). toepassingen worden steeds populairder. Polykristallijne diamant is een ander gereedschapsmateriaal dat wordt gebruikt in droogslijpsituaties. In al deze materialen hebben ze een hogere roodhardheid en slijtvastheid, de wisselwerking is grotere brosheid.