Когда используется режущий инструмент с покрытием

Нет одного правильного способа резания металла. Существует множество вариантов в зависимости от размера детали, ее геометрических особенностей и метода резания. Для токарной обработки алюминия есть два хороших варианта. Это инструмент из поликристаллического алмаза, polycrystalline diamond, PCD, и режушая вставка без покрытия с прочной острой режущей кромкой. Как известно, алюминий, это клейкий материал, если мы говорим об образующейся стружке. И это то свойство, которое быстро вызывает образование стружечного нароста, built-up edge, BUE, на режущей вставке. Это также абразивный материал, который преждевременно ломает режущую кромку при работе на высоких оборотах или при подаче большой поверхности. Но если инструмент и параметры совпадают, резать этот материал легко. Наращивание стружки на кромке является основной причиной отказов при обработке алюминия. Размягченный алюминий имеет тенденцию образовывать на режущей кромке пятна нароста материала, что затупляет режущую кромку, тем самым ослабляя ее воздействие и усиливая накопление до такой степени, что с отрывающимися фрагментами наростов отрываются и фрагменты кромки.

Это приводит к преждевременному выходу инструмента из строя и в любом случае к сокращению срока его службы. Поскольку лучшим способом обработки алюминия является его резание, требуется острая режущая кромка с превосходным режущим действием.

С точки зрения геометрии режущей вставки это означает, что наилучшим сочетанием является сочетание в высшей степени положительного переднего угла с очень острой режущей кромкой. Эта острая кромка помогает избегать проблемы BUE. Вставка с очень гладким покрытием и зеркальной отделкой поверхности обычно предотвращает появление заусенцев или, по крайней мере, уменьшает их объем.

Это дает прямое увеличение срока службы инструмента, говорит Саранг Гаруд, маркетинг-менеджер компании Walter USA. Гладкое покрытие с зеркальной отделкой поверхности также приводит к эффективному удалению стружки, поскольку стружка свободно течет по передней поверхности вставки.

Таким покрытием является WNN10 от Walter. На мелкозернистую подложку из углеродисттой стали наносится плотное покрытие TiAlN толщиной 2 микрона. Нанесение осузествляется методом физического осаждения из паровой фазы, physical vapor deposition, PVD.

Процесс осаждения называется HIPIMS, high-power impulse magnetron sputtering, мощное импульсное магнетронное распыление, и в результате получается очень тонкий PVD-слой, поверхность которого на несколько порядков лучше, чем та, что дает стандартный PVD-процесс.

В результате имеем очень плавный отвод стружки и минимизацию нарастания стружки. Срок же службы инструмента в некоторых случаях может даже вдвое превышать данный параметр для стандартной углеродистой стали без покрытия, говорит Гаруд.

Также при токарной обработке алюминия можно использовать и другие покрытия. Такие, как алмазоподобное углеродное, diamond-like carbon, DLC, покрытие, которое, согласно Гаруду, имитирует свойства алмаза PCD-инструмента.

Такие покрытия также очень гладки и чрезвычайно тверды. И имеют те же преимущества, а именно, уменьшение нароста на кромке и увеличение срока службы инструмента. Мы используем это покрытие на наконечниках наших сменных сверлильных вставок, также называемых точечными сверлами, поясняет Гаруд.

Вставки без покрытия имеют более острые кромки, поэтому они являются хорошим выбором при резании алюминия. В идеале алюминий можно обрабатывать с помощью полированных вставок без покрытия или PCD-вставок, если содержание кремния достаточно высоко, говорит Гаруд.

Преимущество вставок без покрытия заключается в том, что они сохраняют остроту кромки, наиболее же острая кромка предпочтительнее при обработке алюминия. Любая вставка с покрытием будет иметь закругленную кромку. При использовании PVD незначительное, но все же слегка отрицательное по сравнению с вставкой без покрытия, говорит Кевин Бертон, специалист по продукции Sandvik Coromant Canada.

Для алюминиевых сплавов с содержанием кремния выше 13 процентов следует использовать PVD-инструмент, поскольку срок службы твердосплавных инструментов в подобных случаях резко сокращается. Материал может обрабатываться инструментом из мелкозернистой углеродистой стали без покрытия, когда содержание кремния ниже 7 процентов, и инструментом с PCD-покрытием при более высоком содержании кремния.

По словам Бертона, инструменты без покрытия имеют меньшую износостойкость при обработке алюминия с высоким содержанием кремния. У них другой механизм изнашивания. В то время как наросты на кромках являются наиболее распространенным фактором износа при работе с алюминием, боковой износ имеет место при работе с высокоабразивными материалами.

Такими, как алюминий с высоким содержанием кремния. По словам Бертона, вставки H10 без покрытия от Sandvik сочетают в себе хорошую абразивную износостойкость и остроту кромки при черновой и чистовой обработке алюминиевых сплавов.