切削工具用 PVD コーティング機を購入する前に評価すべきこと

コーティングだけでなくコーティングマシンが工具の性能を決める理由

切削工具上のすべての PVD コーティングは同じ方法で構築されます。チャンバーが真空引きされ、プラズマが生成され、コーティング材料が供給源から気化され、工具表面で膜が原子ごとに成長します。真空の質と蒸着によって膜の形状が制御されます。 5×10付近に堆積した層 ⁻³ 不安定なポンピングトレインを備えた Pa は、5 × 10 付近で堆積したものと同じ密度を持ちません。 ⁻⁴ 安定したポンピングを実現したPa。 TiN または アルティン の硬度の数値は、緻密な膜を想定しています。使用中の剥離は、ほとんどの場合、チャンバー内で発生した付着欠陥です。

切削工具の場合、その影響は直接的です。コーティングの厚さは 2 ～ 4 µm で、すくい面全体の 0.5 ミクロンの変化により刃先の形状が変化します。より多くのコーティングを施したフルートは、最初の部分で振れと振動を引き起こします。したがって、工具用の機械は、再現可能なバイアス、ラック全体にわたる安定したプラズマ密度、およびバッチごとのプロセス記録を提供する必要があります。 単に高い成膜速度だけではありません .

アーク イオン プレーティングまたはマグネトロン スパッタリング: 異なる結果を得る 2 つのルート

ほとんどの生産ツールコーターは陰極アークイオンプレーティングに依存しています。アーク源は、高密度で高度にイオン化されたプラズマを生成し、優れた密着性を備えた膜を形成します。この特性は、刃先が 1 分間に何千回も負荷をかけたり外したりする場合に最も重要になります。トレードオフはマクロ粒子です。金属の液滴がフィルムに埋め込まれ、仕上げ加工での工具寿命を短縮する粗さを生み出す可能性があります。フィルターされたアーク源によりこれは軽減されますが、液滴制御はシステムレベルのトレードオフのままです。

マグネトロンスパッタリングは液滴を完全に回避します。フィルムはより滑らかで、より低い基材温度で適用できるため、非常に鋭いエッジに適しています。弱点は堆積速度が遅いことであり、膜密度はツールラックに適用されるバイアスに大きく依存します。これが、いくつかの中型マシンが 1 つのチャンバー内でアーク源とスパッタ陰極を組み合わせ、2 つのシステムを所有することなくツールルームでアーク AlTiN とスパッタリングされた DLC バッチを実行できるようにする理由です。

切削工具のコーティングは表面層ではありません。それは接触面です。密度が高く、均一でなく、よく接着されていないと、スピンドルが回転する前にエッジが損なわれてしまいます。

PVD コーティング機を工具室に持ち込む前に何を検査するか

コータは、数百のバッチにわたって仕様を保持する必要があるサブシステムのアセンブリです。まずは真空パッケージから始めましょう。拡散ポンプは堅牢で経済的ですが、ターボ分子ポンプはよりクリーンな高真空とより高速なサイクルを提供しますが、価格は高くなります。ツールコーティングの場合、ベース圧力は 5 × 10 以下に達する必要があります。 ⁻³ Pa、再現可能なポンプダウン時間 - 余分な 1 分ごとにバッチに直接コストがかかります。

1. リーク率データを要求します。 6 か月後に発生する小さな漏れは、コーティングが灰色になったり、コーティングが付着しなくなったりする最も一般的な原因です。
2. 加熱の均一性を確認します。ツールのエッジは熱に敏感であり、ラックが不均一に加熱されると混合バッチが生成されます。
3. 固定と回転を検査します。ツールホルダーはエッジをプラズマにさらしておく必要があります。惑星の回転により、影になる溝が回避されます。
4. 需要プロセスの記録。ツールのコーティングには、レシピの保存、バイアスとアーク電流の監視、アラームの記録が不可欠です。
5. まず洗浄ラインを計画します。接着は脱脂から始まります。超音波洗浄と乾燥は機械の決定に属します。

実践的な出発点は勉強することです 経験豊富な工具店が選択プロセスにどのように取り組んでいるか 見積もりを比較する前に。合格したマシンと何年も動作するマシンの違いは通常、これらの詳細にあります。

ドリル、エンドミル、フライスが生産量の大半を占める場合は、通常、装飾コーターよりも、アーク源と工具長固定具を備えた専用の真空切削工具コーティング機の方が直接的な解決策となります。

切削工具用真空アークコーティング機 アーク源と工具長治具を備えた専用コーターは、ドリルやエンドミル上の TiN、AlTiN、その他の硬質皮膜をサポートし、鋼鉄や鋳鉄の加工に重点を置いた工場に適しています。 製品を見る→

実際に実行するコーティングポートフォリオに機械を適合させる

現在実行しているコーティングと来年計画しているコーティングをリストアップします。鋼および鋳鉄を加工する工場では、アーク源からの TiN および AlTiN を使用してほとんどの作業をカバーしています。チタン合金と耐熱超合金は、基板バイアスが高い AlTiN または AlCrN に向けて仕様を推進しています。アルミニウムおよび銅の機械加工では、通常、炭素源または専用のスパッタリング構成が必要な、DLC またはその他の低摩擦フィルムが得られます。

DLCは、最初のコーターを使用する工具店から最もリクエストの多い2回目のコーティングです。これは単なる暗い層ではありません。その低摩擦により、アルミニウム、プラスチック、複合材料を切断する際の構成刃先が抑制されます。ただし、プロセスウィンドウは TiN よりも狭いです。ハード DLC では、炭素前駆体の安定した制御と、核形成中の慎重なイオン衝撃が必要です。そうしないと、フィルムはグラファイトのままになり、摩耗からの保護はほとんど得られません。

DLC硬質膜真空めっき装置 この PVD/PECVD システムは、アルミニウム、プラスチック、複合材料用の低摩擦アモルファス カーボン フィルムを堆積します。安定した炭素前駆体制御により、ハード DLC の狭いプロセスウィンドウに対応します。 製品を見る→

チャンバーのサイズを選択する前に、予想されるコーティングの混合物を装置のサプライヤーと確認してください。アーク源とスパッタリング源を組み合わせた硬質表面加工機を使用すると、単一のワークフローで冶金コーティングと炭素ベースのコーティングを切り替えることができるため、各バッチをどれだけ完全にロードできるかが向上します。

工具用PVD硬質表面コーティング機 アークとスパッタリングを組み合わせたプラットフォームで、冶金フィルムと炭素ベースのフィルムを 1 つのワークフローで処理します。年間消耗品を評価する際に、チャンバーの設計と治具のレイアウトを比較するのに役立ちます。 製品を見る→

切削工具コーターの実際のコストは購入価格ではありません

PVD コーティング機は資本の購入ですが、年間コストはターゲット、プロセスガス、電気、真空ポンプオイル、メンテナンスに消費されます。チタンとアルミニウムのターゲットは一定の速度で摩耗します。クロムとグラファイトは異なる動作をします。反応性堆積により拡散ポンプオイルの劣化が早くなり、スパッタカソードは定期的な再調整が必要になります。バッチごとの消費量を尋ね、候補リスト全体で数値を比較します。ある ツールと金型のコーティング機械の範囲 チャンバーの設計と治具のレイアウトを比較するときに役立ちます。

スループットもコストの一部です。コータでは、3 時間の稼働ごとに 4 時間のポンプダウンが必要で、2 交代勤務の工場は生産能力を犠牲にせざるを得ません。 ポンプダウン時間とリーク率は容量の数値です エンジニアリングの詳細ではありません。