고속 건식 절단에 가장 적합한 코팅은 질소 알루미늄 티타늄입니다.
오늘날 절삭유가 더 이상 필요하지 않은 가장 큰 이유는 코팅 때문입니다. 절삭 영역에서 인서트(공구)로의 열 전달을 억제하여 온도 충격을 완화합니다. 코팅은 공구 베이스 및 공작물 재료보다 열전도율이 훨씬 낮기 때문에 열 장벽과 같은 역할을 합니다. 결과적으로 이러한 도구는 열을 덜 흡수하고 더 높은 절단 온도를 견딜 수 있습니다. 터닝이든 밀링이든 코팅된 공구를 사용하면 공구 수명을 줄이지 않고도 보다 효율적인 절삭 매개변수를 얻을 수 있습니다.
코팅 두께는 2~18미크론이며 공구 성능에 중요한 역할을 합니다. 더 얇은 코팅은 더 얇은 코팅이 응력이 적고 균열이 발생하기 쉽기 때문에 더 얇은 코팅보다 충격 절단 중 온도 변화를 더 잘 견딥니다. 급속 냉각 및 가열 시 두꺼운 코팅은 매우 빠르게 가열 및 냉각되는 유리처럼 부서지는 경향이 있습니다. 얇게 코팅된 인서트를 사용한 건식 절삭은 공구 수명을 최대 40%까지 연장할 수 있으므로 물리적 코팅이 원형 공구 및 밀링 인서트를 코팅하는 데 자주 사용됩니다. PVD 코팅은 화학 코팅보다 얇게 도포되는 경향이 있으며 윤곽에 더 강하게 접착됩니다. 또한 PVD 코팅은 훨씬 낮은 온도에서 초경합금에 증착될 수 있으므로 매우 날카로운 모서리와 대형 포지티브 레이크 밀링 및 선삭 공구에 더 많이 사용됩니다.
코팅재는 질화티타늄이지만 전체 코팅공구의 80%를 차지한다. 그러나 고속 건식 절삭의 경우 최고의 PVD 코팅은 티타늄-알루미늄-질화물(TiAlN)이며, 고속 선삭과 같은 고온 연속 절삭에서 질화 티타늄보다 성능이 4배 우수합니다. TiAlN 코팅은 또한 더 높은 열 응력 조건에서 공구에 대한 다른 코팅보다 성능이 뛰어납니다. 절삭유가 도달하기 어려운 소직경 홀의 건식 밀링 및 깊은 홀 드릴링과 같은
TiAlN은 절단 온도에서 TiN보다 단단하고 열적으로 안정적입니다. PVD 코팅은 화학적 마모에 대한 내성을 이용합니다. 그것은 최대 3500도 비커스의 경도를 가지며 작동 온도는 최대 1470도 F입니다. 재료 과학자들은 이러한 특성이 비정질 산화알루미늄 필름에 기인할 수 있다고 추측합니다. 코팅 표면은 고온에서 산화됩니다.
초박형 다층 PVD 코팅은 이 연구를 위해 의도적으로 선택되었으며 증착 공정은 각각 두께가 불과 몇 나노미터에 불과한 수백 개의 층으로 구성된 코팅을 생성합니다. 일반적인 PVD 코팅의 증착은 몇 마이크로미터 두께의 코팅에 불과합니다.
PVD 코팅에는 많은 장점이 있지만 대부분의 철금속 가공에는 CVD 코팅이 더 많이 사용됩니다. CVD 공정에서 증착 온도가 높을수록 결합 강도가 향상되고 매트릭스의 코발트 함량이 높아져 절삭 날의 인성이 좋고 소성 변형에 저항하는 능력이 향상됩니다. CVD 코팅 비율로 인해
CVD는 공구에 유용한 산화알루미늄 층을 증착하는 공정으로, 알려진 가장 내열성 및 내산화성 코팅입니다. 알루미나는 불량 전도체로 절삭 변형으로 인해 발생하는 열로부터 공구를 격리하고 칩으로의 열 흐름을 촉진합니다. 주로 건식 절삭에 사용되는 초경 선삭 공구에 사용되는 우수한 CVD 코팅재입니다. 또한 고속 절단 시 모재를 보호하며 최고의 내마모성 및 크레이터 마모 코팅입니다.
코팅된 인서트는 공구 수명이 길고 습식 밀링보다 건식 밀링에서 더 안정적입니다. 절단 속도가 높을수록 절단 온도가 더 높아집니다. 예를 들어, 주철을 14,{1}} rpm 및 1,575인치/분의 절삭 속도에서 건식 가공하면 공구 앞의 절삭 영역을 600도에서 700도까지 가열할 수 있습니다. 금속 제거율은 알루미늄 밀링과 유사하지만 결과 온도는 기존 도구보다 주철에서 더 높습니다.
서멧, 세라믹, CBN, PCD 선택
더 높은 절삭 속도는 더 많은 내마모성 공구 재료와 더 높은 열 경도를 필요로 합니다. 서멧, 입방정 질화붕소, 미세 처리 요구 사항에 적합한 두 가지 세라믹 - 알루미나 및 질화규소(현대 용어 "세라믹"은 과거에 산화알루미늄을 지칭하는 것과 달리 산화알루미늄과 질화규소를 모두 포함함), 응용 프로그램이 점점 더 대중화되고 있습니다. 다결정 다이아몬드는 건식 절단 상황에서 사용되는 또 다른 도구 재료입니다. 이 모든 재료에서 적색 경도와 내마모성이 더 높으며, 절충은 더 큰 취성입니다.