高性能加工のための7つの必知工具コーティング

CNC機械加工の操作を強化する必要がある場合は、ツールコーティングの技術がどのように違いを生むかを理解することが重要です。次の問題の仕事のために高性能切削工具コーティングを評価するいくつかの正当な理由があります。

優れたカーバイドは重要ですが、そのカーバイドの表面に適切なコーティングを施すことが重要な場合がよくあります。この記事では、KyoceraHardcoatingTechnologiesのコーティング開発ディレクターであるJonW.Paggett博士にインタビューし、切削工具コーティングの最近の開発と、それらがショップの生産性の向上と工具コストの削減にどのように役立つかについて説明します。

エンドミル、ドリル、ルーター用のトップツールコーティング

Kyocera SGS Precision Toolsは、エンドミル、ドリル、ルーターの大手メーカーであり、さまざまなツールコーティングを提供しています。名前は独自のものですが、TiNやTiCNなど、機械工なら誰でも知っている古いスタンバイや、コーティングブロックの比較的新しいものがあります。トップ7は次のとおりです：

• Ti-NAMITE（窒化チタン）
• Ti-NAMITE-A（窒化アルミニウムチタン）
• Ti-NAMITE-B（二ホウ化チタン）
• Ti-NAMITE-C（チタン炭窒化物）
• Ti-NAMITE-X（独自のナノコンポジット）
• Di-NAMITE（クリスタルダイヤモンド）
• Ti-NAMITE-M（独自のナノコンポジット）

まだまだありますが、2つ目はAlTiNとそのシリコン含有（AlTiN / Si ₃ N ₄ ）親戚— Paggettによると、幅広い用途で頼りになるコーティングとしてTiNに取って代わったとのことです。

「これはおそらく最も一般的で一般的に適用可能なコーティングであり、ステンレス鋼や一部の超合金に適した高性能の選択肢です」と彼は説明します。 「さらに、さまざまなコーティング（たとえば、AlTiCrNやAlCrN）にクロムを追加すると、多くの高温アプリケーションの熱安定性が向上します。」

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適切なツールコーティングが亀裂、層間剥離、ツールの故障を防ぐ方法

切削工具のコーティングには、秘教の化合物の束よりもはるかに多くのものがあります。コーティングを適用するために使用される方法は、ツールのエッジの準備、コーティングの厚さ、および超硬基板の粒子サイズと同様に重要です。

「今日の多くの高度なコーティングには、ナノレイヤーやナノコンポジットなどのナノ構造が含まれています」とPaggett氏は言います。 「これらの超薄層の厚さを所定の範囲内で制御できると仮定すると、靭性を最小限に抑えながら、コーティングの硬度と耐摩耗性を向上させるのに役立ちます。これらの層状の多相構造は、そうでなければ工具に伝播する亀裂のたわみにも役立ちます。」

Paggett氏によると、窒化物コーティングは通常2〜4 mmの範囲であり、コーティングと基板の間の応力はコーティングの厚さとともに増加することに注意してください。厚くしすぎると、層間剥離とそれに続く工具の故障が発生する可能性があります。

また、TiCまたはその他の従来のCVDコーティングされたツールを使用したことのある人なら誰でも証明できるように、コーティングを厚くすると、刃先の半径が大きくなり、ツールが「鈍く」なります。これは、炭素鋼や鋳鉄などの一部の用途では有利ですが、ステンレス鋼、アルミニウム、工具鋼、超合金の場合、一般に鋭利な刃先とポジティブレーキ工具が最初の選択肢です。

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切削工具コーティングの進化

もちろん、コーティング技術は、TiCやその他のCVDコーティングの初期から大きく変化しました。今日の最も厚いTiCコーティングされたツールは、以前よりもはるかにシャープです。

「PVDコーティングの応用における進歩には、陰極アークとマグネトロンスパッタリングの利点を組み合わせようとする陰極設計が含まれています」とPaggett氏は述べています。 「磁石構成とパルスアークは、マクロ粒子を減らし、陰極アークシステムからのコーティングをより滑らかにします。一方、HiPIMS（高出力インパルスマグネトロンスパッタリング）は、スパッタリングシステムのイオン化率と堆積速度を向上させます。プラズマエッチング構成も進歩しており、コーティングの密着性が向上しています。」

マグネトロンとスパッタリングシステムについてのこの話はすべて、頭の痛い情報になる可能性があります。機械工にとって重要なのは、工具の寿命と金属の除去速度です。その金属がアルミニウムである場合、Paggett氏は、別のコーティングの新参者である二ホウ化チタンをよく見てください。

TiB ₂ は、アルミニウム合金やその他の非鉄用途向けの優れたコーティングです。その高い硬度は、研磨シリコン含有アルミニウム合金で優れた耐摩耗性を提供し、最終的に工具の故障につながる構成刃先を低減します。

また、エッジの準備は切削工具の性能にどのような影響を及ぼしますか？

「顕微鏡で見ると、研磨されたままの工具のエッジはかなり粗いです」とPaggett氏は言います。 「ハイスポットは応力集中部として機能し、早期の破壊や刃先の劣化につながる可能性があります。しかし、エッジの準備はこの粗さを滑らかにするだけでなく、エッジをさらに強化するホーンを導入します。」

ツールコーティングの生産性への影響

最近切削工具を購入した人は、これらの高度なコーティングに付属する「標準」工具コーティングの2〜3倍の高価格にほぼ間違いなく気づいていますが、それは本当に価値がありますか？パゲットはそう思います。

潜在的なパフォーマンスの向上は、ワークピースの材料、工具の形状、工具の経路、工作機械などのさまざまな変数に依存しますが、特定のアプリケーションでは、材料の除去率が10倍以上向上する可能性があります

「生産性と工具寿命が高いほど、ほぼ確実に全体的なコストが大幅に削減されます」と彼は付け加えます。

確かに、古い工作機械や動力不足の工作機械では、これらの生産性の向上を十分に活用することはできませんが、工具の寿命を延ばすことは依然として有益です。

「それを念頭に置いて、医療および航空宇宙分野では、生体適合性または材料移動の懸念のためにコーティングの使用を躊躇する可能性のある特定の用途があります」とPaggett氏は述べています。 「しかし、ほとんどのアプリケーションでは、新しいコーティングが利用可能になったら、それを評価してテストすることをお勧めします。」

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