Найкращим покриттям для високошвидкісного сухого різання є азотно-алюмінієвий титан
Основною причиною, чому сьогодні часто більше не потрібні СОЖ, є покриття. Вони пом'якшують температурні шоки, перешкоджаючи передачі тепла від зони різання до пластини (інструменту). Покриття діє як тепловий бар’єр, оскільки воно має набагато нижчу теплопровідність, ніж основа інструменту та матеріал заготовки. В результаті ці інструменти поглинають менше тепла і можуть витримувати вищі температури різання. Токарні чи фрезерні інструменти з покриттям забезпечують більш ефективні параметри різання без зменшення терміну служби інструменту.
Товщина покриття становить від 2 до 18 мікрон, і це відіграє важливу роль у продуктивності інструменту. Більш тонкі покриття краще витримують зміни температури під час ударного різання, ніж товщі покриття, тому що тонші покриття мають менше навантаження та менш схильні до розтріскування. При швидкому охолодженні та нагріванні товсті покриття мають тенденцію розбиватися, як скло, яке дуже швидко нагрівається та охолоджується. Сухе різання пластинами з тонким покриттям може подовжити термін служби інструменту до 40 відсотків, тому фізичні покриття часто використовуються для покриття круглих інструментів і фрезерних пластин. PVD-покриття, як правило, наносяться тонше, ніж хімічні, і міцніше з’єднуються з контуром. Крім того, PVD-покриття можна наносити на твердий сплав при значно нижчих температурах, тому їх більше використовують для дуже гострих країв і фрезерних і токарних інструментів з великим позитивним наклоном.
Хоча матеріалом для покриття є нітрид титану, на його частку припадає 80 відсотків усіх інструментів із покриттям. Однак у випадку високошвидкісного сухого різання найкращим PVD-покриттям є нітрид титану-алюмінію (TiAlN), який у чотири рази перевершує нітрид титану при високотемпературному безперервному різанні, наприклад при високошвидкісному точінні. Покриття TiAlN також перевершує інші покриття для інструментів, які зазнають вищих температурних навантажень. Наприклад, сухе фрезерування та глибоке свердління отворів малого діаметру, де важкодоступні рідини для різання
TiAlN твердіший за TiN при температурах різання та термічно стабільний. Покриття PVD використовують переваги його стійкості до хімічного зношування. Він має твердість до 3500 градусів за Віккерсом, а його робоча температура — до 1470 градусів за Фаренгейтом. Матеріалознавці припускають, що ці властивості можна віднести до аморфних плівок оксиду алюмінію, які утворюються на межі чіп/інструмент, коли частина алюмінію в поверхня покриття окислюється при високих температурах.
Ультратонкі багатошарові PVD-покриття були свідомо обрані для цього дослідження, і процес осадження створює покриття, що складаються з сотень шарів, кожен з яких має товщину лише кілька нанометрів. Осадження загальних покриттів PVD становить лише покриття товщиною в кілька мікрометрів.
Хоча PVD-покриття має багато переваг, CVD-покриття все ще є більш популярним для обробки більшості чорних металів. У процесі CVD вища температура осадження допомагає підвищити міцність зв’язку та дозволяє збільшити вміст кобальту в матриці, завдяки чому міцність ріжучої кромки є хорошою та здатність протистояти пластичній деформації покращується. Завдяки коефіцієнту покриття CVD
CVD – це процес нанесення на інструмент корисного шару оксиду алюмінію, найбільш стійкого до тепла та окислення покриття з відомих. Оксид алюмінію є поганим провідником, він ізолює інструмент від тепла, що утворюється під час деформації різання, і сприяє надходженню тепла до стружки. Це чудовий матеріал покриття CVD, головним чином для твердосплавних токарних інструментів, які використовуються для сухого різання. Він також захищає основу під час високошвидкісного різання та є найкращим покриттям проти абразивного та кратерного зношування.
Пластини з покриттям мають довший термін служби інструменту та більш стабільні при сухому фрезеруванні, ніж при мокрому. Вищі швидкості різання ще більше підвищать температуру різання. Наприклад, суха обробка чавуну зі швидкістю різання 14000 об/хв і 1575 дюймів/хв може нагріти зону різання перед інструментом до 600–700 градусів. Швидкість видалення металу подібна до фрезерування алюмінію, тоді як результуючі температури вищі на чавуні, ніж на звичайних інструментах.
Підбір металокераміки, кераміки, CBN, PCD
Вищі швидкості різання вимагають більшої зносостійкості інструментальних матеріалів і більшої термічної твердості. Металокераміка, кубічний нітрид бору та дві кераміки, придатні для потреб тонкої обробки — оксид алюмінію та нітрид кремнію (сучасний термін «кераміка» включає як оксид алюмінію, так і нітрид кремнію, на відміну від простого посилання на оксид алюмінію в минулому). програми стають все більш популярними. Полікристалічний алмаз є ще одним інструментальним матеріалом, який використовується в ситуаціях сухого різання. У всіх цих матеріалів вони мають більш високу червону твердість і зносостійкість, компромісом є більша крихкість.