Verbesserte Beschichtungen ermöglichen eine höhere Effizienz der Dreheinsätze.

2025/01/21 09:51

Die Schadensformen von Schneideinsätzen werden hauptsächlich in Verschleiß und Bruch (Abplatzen) unterteilt. Die Härte und Dicke der Beschichtung wirken sich direkt auf die Verschleißfestigkeit des Einsatzes aus, während sich ihre Zähigkeit auf die Schlag- und Bruchfestigkeit des Einsatzes auswirkt. Während des Schneidens kann die Bildung anhaftender Schichten auf der Plattenoberfläche und deren erzwungene Entfernung während der kontinuierlichen Bearbeitung ebenfalls zu Verschleiß und Bruch führen. Die Stabilität des Beschichtungsmaterials hinsichtlich Hitzebeständigkeit und chemischer Beständigkeit sowie seine Nichtaffinität zum Werkstückmaterial tragen dazu bei, Anhaftungen und damit verbundene Schäden zu verhindern. Auch die Wärmeleitfähigkeit der Beschichtung ist wichtig; Es spiegelt die Fähigkeit der Beschichtung wider, die bei der Bearbeitung entstehende Wärme abzuleiten. Eine niedrige Wärmeleitfähigkeit bedeutet eine schlechte Wärmeableitung, die verhindert, dass Wärme in den Einsatz eindringt und sie stattdessen zum Abtransport an den Chip überträgt, wodurch der thermische Verschleiß des Einsatzes verringert wird.

CNMG-Hartmetalleinsätze

Durch die Beschichtung von wenigen Mikrometern Hartmaterial auf der Oberfläche von Substratmaterialien wie Wolframcarbid können Schneidwerkzeuge die Zähigkeit des Substratmaterials erhalten und gleichzeitig die hohe Härte des beschichteten Hartmaterials integrieren. Im Allgemeinen kann eine Beschichtungsdicke von nicht mehr als 0,2 % der Plattendicke die Schneidleistung der Platte und des Werkzeugs erheblich verbessern. Daher findet der Einsatz beschichteter Wendeschneidplatten und Werkzeuge immer mehr Verbreitung. Unter verschiedenen Bedingungen kann das Aufbringen unterschiedlicher Beschichtungen die Schneideffizienz verbessern und die Werkzeuglebensdauer verlängern. Heutzutage werden unbeschichtete Wendeschneidplatten und Werkzeuge nur noch in bestimmten speziellen Antihaftbearbeitungsprozessen, bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen und bei kostengünstigen Anwendungen verwendet.
Beschichtungen werden im Allgemeinen in zwei Methoden unterteilt: Chemical Vapour Deposition (CVD) und Physical Vapour Deposition (PVD). Das Grundprinzip der CVD-Beschichtung besteht darin, verbindungshaltige Gase in einen Hochtemperaturofen (900–1100 °C) einzuleiten, um eine chemische Reaktion auf der Oberfläche des zu beschichtenden Objekts auszulösen und dadurch ein hartes Material abzuscheiden. Das Prinzip der PVD-Beschichtung besteht darin, Vakuumabscheidungstechniken wie Ionenplattieren, Sputtern und Ionenmischen zu verwenden, um harte Materialien bei niedrigeren Temperaturen (100–700 °C) auf der Oberfläche des Objekts abzuscheiden.
Aufgrund der hohen Verarbeitungstemperatur können CVD-Beschichtungen nur auf hitzebeständigen Substraten aufgebracht werden. CVD-Beschichtungen weisen eine starke Haftung auf dem Substrat auf und können relativ dicke Schichten bilden. Durch den Wechsel des Rohgases können mehrere Materialien kontinuierlich im selben Ofen beschichtet werden. Daher eignen sich CVD-Beschichtungen für Hochgeschwindigkeits- und Tiefschneidanwendungen mit hohem Vorschub, bei denen eine große Materialmenge in kurzer Zeit entfernt werden muss. Im Allgemeinen nutzen Dreheinsätze hauptsächlich das CVD-Verfahren, um Beschichtungen aufzubringen, um ihre Schneidleistung zu verbessern. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Beschichtung und Trägermaterial können sich jedoch leicht Zugeigenspannungen bilden, die sich nachteilig auf die Bruch- und Ermüdungsfestigkeit des Einsatzes auswirken.
Schauen wir uns die Vorteile von PVD-Beschichtungen an. Sie können bei niedrigeren Temperaturen aufgetragen werden, was geringere Anforderungen an die Hitzebeständigkeit des Untergrundes mit sich bringt. Durch den Beschichtungsprozess wird die Festigkeit und Zähigkeit der Schneide nicht beeinträchtigt. Die Beschichtung ist dünner und erzeugt eine Druckeigenspannung im Beschichtungsfilm, was die Bruch- und Ermüdungsfestigkeit verbessert. Gemäß der internationalen ISO-Norm werden Schneidwerkzeugmaterialien wie folgt kategorisiert: P für Stahl, M für rostfreien Stahl, K für Gusseisen, N für Nichteisenmetalle, S für hitzebeständigen Stahl und H für hochharten Stahl . Jedes Material ist je nach Leistung und Zusammensetzung weiter in mehrere Kategorien unterteilt: 01, 10, 20, 30 und 40. Je niedriger die Zahl, desto härter das Material; Je höher die Zahl, desto schwieriger ist es. Schneidstoffe für Stahl sind beispielsweise mit P01, P10...P40 gekennzeichnet, für andere gilt das Gleiche. Für unterschiedliche Materialien und Schnittbedingungen sollten für die Bearbeitung Wendeschneidplatten aus Materialien verwendet werden, die unterschiedlichen Codes entsprechen.


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