소형 원형 절삭 공구의 올바른 표면 처리는 공구 수명을 연장하고 가공 사이클 시간을 단축하며 가공 표면 품질을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 가공 요구 사항에 맞는 올바른 공구 코팅을 선택하는 것은 혼란스러운 작업일 수 있습니다.
각 코팅에는 절단 시 장점과 단점이 모두 있습니다. 잘못된 코팅을 선택하면 코팅되지 않은 공구에 비해 공구 수명이 줄어들 수 있으며 때로는 더 많은 문제가 발생할 수도 있습니다.
PVD 코팅, CVD 코팅, PVD 및 CVD 코팅을 대체하는 복합 코팅 등 다양한 유형의 도구 코팅이 있으며 도구 제조업체나 코팅 공급업체에서 쉽게 얻을 수 있습니다.
이 기사에서는 공구 코팅의 몇 가지 일반적인 특성과 일반적으로 사용되는 PVD 및 CVD 코팅 선택 옵션을 간략하게 소개합니다. 각 코팅 특성은 절단에 가장 유리한 코팅을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.
코팅 특성
1. 경도
코팅으로 인한 높은 표면 경도는 공구 수명을 향상시키는 가장 좋은 방법 중 하나입니다. 일반적으로 재료나 표면이 단단할수록 공구 수명이 길어집니다.
티타늄 카바이드(TiCN) 코팅은 티타늄 질화물(TiN) 코팅보다 경도가 높습니다. 증가된 탄소 함량으로 인해 TiCN 코팅의 경도는 33% 증가했으며 경도 범위는 약 Hv3000~4000(제조업체에 따라 다름)입니다.
절삭 공구에 최대 Hv9000의 표면 경도를 갖는 CVD 다이아몬드 코팅을 적용하는 것은 상대적으로 성숙해졌습니다. PVD 코팅 공구와 비교하여 CVD 다이아몬드 코팅 공구의 수명은 10~20배 증가했습니다. 다이아몬드 코팅의 높은 경도와 절삭 속도는 코팅되지 않은 공구에 비해 절삭 속도를 2~3배 높일 수 있어 비철 재료 절삭에 적합합니다.-
2. 내마모성
내마모성은 코팅이 마모에 저항하는 능력을 의미합니다. 일부 피삭재 재료의 경도는 그다지 높지 않을 수 있지만 생산 과정에서 추가된 요소와 사용된 공정으로 인해 공구의 절삭날이 갈라지거나 무뎌질 수 있습니다.
3. 표면윤활성
마찰 계수가 높으면 절삭 열이 증가하여 코팅 수명이 단축되거나 심지어 파손될 수도 있습니다. 마찰 계수를 줄이면 공구 수명이 크게 연장될 수 있습니다. 미세하고 매끄럽거나 규칙적인 질감의 코팅 표면은 매끄러운 표면으로 인해 칩이 절삭날 앞쪽에서 빠르게 미끄러져 발열이 줄어들기 때문에 절삭 열을 줄이는 데 도움이 됩니다. 코팅되지 않은 공구와 비교하여 표면 윤활성이 더 나은 코팅된 공구는 더 높은 절삭 속도로 가공할 수 있어 가공물 재료와의 고온-융착 용접을 더욱 피할 수 있습니다.
4. 산화온도
산화 온도는 코팅이 분해되기 시작하는 온도를 나타냅니다. 산화온도가 높을수록 고온조건에서의 절단에 유리합니다. TiAlN 코팅의 실온 경도는 TiCN 코팅의 경도보다 낮을 수 있지만 고온 가공에서는 TiCN보다 훨씬 더 효과적인 것으로 입증되었습니다.{2}} TiAlN 코팅이 고온에서도 경도를 유지할 수 있는 이유는 공구와 칩 사이에 산화알루미늄 층이 형성되어 공구에서 가공물이나 칩으로 열을 전달할 수 있기 때문입니다. 고속-강 공구에 비해 초경 공구는 일반적으로 절삭 속도가 더 높기 때문에 TiAlN이 초경 공구에 선호되는 코팅이 됩니다. 초경 드릴과 엔드밀은 일반적으로 이 PVD TiAlN 코팅을 사용합니다.
5. 유착 방지-
코팅의 -접착 방지 특성은 공구와 가공된 재료 사이의 화학 반응을 방지하거나 감소시키고 공구에 공작물 재료가 침전되는 것을 방지할 수 있습니다.
비철금속(알루미늄, 황동 등)을 가공할 때-공구에 구성인선이 발생하여 공구 치핑이나 공작물 크기 편차가 발생하는 경우가 많습니다.- 가공 중인 재료가 공구에 접착되기 시작하면 접착력이 계속 확장됩니다.
성형 탭을 사용하여 알루미늄 가공물을 가공할 경우, 각 구멍을 가공한 후 탭에 부착된 알루미늄이 증가하고 결국 탭 직경이 너무 커지므로 가공물 크기 편차가 폐기되는 원인이 됩니다. 우수한 -접착 방지 특성을 지닌 코팅은 절삭유 성능이 좋지 않거나 농도가 부족한 가공 환경에서도 좋은 역할을 할 수 있습니다.
일반적으로 사용되는 코팅
1. 질화티타늄 코팅(TiN)
TiN은 공구 경도를 높이고 산화 온도가 높은 범용 PVD 코팅입니다. 이 코팅은 고속도강 절단 도구나 성형 도구에 사용될 때 매우 우수한 가공 결과를 얻을 수 있습니다.-
2. 탄화질화티타늄 코팅(TiCN)
TiCN 코팅에 첨가된 탄소 원소는 공구의 경도를 높이고 더 나은 표면 윤활성을 얻을 수 있어 고속도강 공구에 이상적인 코팅이 됩니다.-
3. 질소 알루미늄 티타늄 또는 질소 티타늄 알루미늄 코팅(TiAlN/AlTiN)
TiAlN/AlTiN 코팅에 형성된 산화알루미늄 층은 공구의 고온 가공 수명을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다-. 이 코팅은 주로 건식 또는 반건식 절단에 사용되는 초경 공구에 사용할 수 있습니다-. 코팅에 포함된 알루미늄과 티타늄의 비율에 따라 AlTiN 코팅은 TiAlN 코팅보다 더 높은 표면 경도를 제공할 수 있으므로 고속-가공 분야에서 또 다른 실행 가능한 코팅 옵션입니다.
4. 질소 크롬 알루미늄 코팅(AlCrN)
AlCrN 코팅은 우수한{0}}접착 방지 특성으로 인해 구성인선이 발생하기 쉬운 기계 가공에 선호되는 코팅입니다.- 거의 눈에 띄지 않는 이 코팅을 적용한 후에는 고속도강 공구, 초경 공구, 성형 공구의 가공 성능이 크게 향상됩니다.-
5. 다이아몬드
CVD 다이아몬드 코팅은 비철 재료 가공 도구에 최적의 성능을 제공하며 흑연, 금속 매트릭스 복합재(MMC), 고규소 알루미늄 합금 및 기타 마모성이 높은 재료를 가공하는 데 이상적입니다(참고: 강철 부품을 가공하면 많은 절삭열이 발생하고 코팅과 공구 사이의 접착층을 파괴하는 화학 반응이 일어나기 때문에 순수 다이아몬드 코팅 공구는 강철 부품 가공에 사용할 수 없습니다).
다양한 코팅은 하드 밀링, 태핑 및 드릴링에 적합하며 각각 고유한 특정 용도가 있습니다. 또한 표면층과 공구 기판 사이에 다른 코팅이 내장되어 공구 수명을 더욱 향상시키는 다층- 코팅을 사용할 수 있습니다.
코팅의 성공적인 적용
코팅의 비용-효과적인 적용은 여러 요인에 따라 달라질 수 있지만, 각각의 특정 가공 적용 분야에는 일반적으로 실행 가능한 코팅 옵션이 하나 또는 몇 가지뿐입니다.
코팅과 그 특성을 올바르게 선택하면 가공 성능이 크게 향상되는 것과 거의 향상되지 않는 것 사이의 차이를 의미할 수 있습니다. 절삭 깊이, 절삭 속도 및 절삭유는 모두 공구 코팅 적용에 영향을 미칠 수 있습니다.
공작물 재료의 가공에는 많은 변수가 있기 때문에 사용할 코팅을 결정하는 가장 좋은 방법 중 하나는 테스트 절단입니다. 코팅 공급업체는 코팅의 고온 저항성, 마찰 및 내마모성을 더욱 향상시키기 위해 지속적으로 더 많은 새로운 코팅을 개발하고 있습니다. 코팅(공구) 제조업체와 함께 가공 시 최신, 최고의 공구 코팅 적용 여부를 확인하는 것은 항상 좋은 일입니다.
