Najlepszą powłoką do szybkiego cięcia na sucho jest azot aluminium tytan
Głównym powodem, dla którego płyny obróbkowe często nie są już dziś potrzebne, są powłoki. Łagodzą szoki temperaturowe, hamując przenoszenie ciepła ze strefy skrawania do płytki (narzędzia). Powłoka działa jak bariera termiczna, ponieważ ma znacznie niższą przewodność cieplną niż podstawa narzędzia i materiał obrabianego przedmiotu. W rezultacie narzędzia te pochłaniają mniej ciepła i mogą wytrzymać wyższe temperatury skrawania. Niezależnie od tego, czy chodzi o toczenie, czy frezowanie, narzędzia powlekane umożliwiają uzyskanie bardziej wydajnych parametrów skrawania bez zmniejszania trwałości narzędzia.
Grubość powłoki wynosi od 2 do 18 mikronów i odgrywa ważną rolę w wydajności narzędzia. Cieńsze powłoki lepiej wytrzymują zmiany temperatury podczas cięcia udarowego niż grubsze powłoki, ponieważ cieńsze powłoki mają mniejsze naprężenia i są mniej podatne na pękanie. Podczas szybkiego chłodzenia i ogrzewania grube powłoki mają tendencję do pękania jak szkło, które bardzo szybko się nagrzewa i schładza. Cięcie na sucho za pomocą cienko powlekanych płytek może wydłużyć żywotność narzędzia nawet o 40 procent, dlatego też do powlekania okrągłych narzędzi i płytek frezarskich często stosuje się powłoki fizyczne. Powłoki PVD są zwykle nakładane cieńsze niż powłoki chemiczne i silniej wiążą się z konturem. Ponadto powłoki PVD można nakładać na węglik spiekany w znacznie niższych temperaturach, dzięki czemu są one częściej stosowane do bardzo ostrych krawędzi i narzędzi do frezowania i toczenia o dużym dodatnim nachyleniu.
Chociaż materiałem powłokowym jest azotek tytanu, stanowi on 80% wszystkich powlekanych narzędzi. Jednak w przypadku szybkiego skrawania na sucho najlepszą powłoką PVD jest azotek tytanu i glinu (TiAlN), który czterokrotnie przewyższa azotek tytanu w ciągłym skrawaniu w wysokiej temperaturze, np. przy toczeniu z dużą prędkością. Powłoka TiAlN przewyższa również inne powłoki dla narzędzi w warunkach wyższych naprężeń termicznych. Takie jak frezowanie na sucho i wiercenie głębokich otworów w otworach o małej średnicy, w których trudno jest uzyskać płyny obróbkowe
TiAlN jest twardszy niż TiN w temperaturach skrawania i jest stabilny termicznie. Powłoki PVD wykorzystują ich odporność na zużycie chemiczne. Ma twardość do 3500 stopni Vickersa, a jego temperatura robocza wynosi do 1470 stopni F. Naukowcy spekulują, że właściwości te można przypisać amorficznym warstewkom tlenku glinu, które tworzą się na styku chip/narzędzie, gdy część aluminium jest powierzchnia powłoki utlenia się w wysokich temperaturach.
Do tego badania celowo wybrano ultracienkie wielowarstwowe powłoki PVD, a w procesie osadzania powstają powłoki składające się z setek warstw, każda o grubości zaledwie kilku nanometrów. Osadzanie ogólnych powłok PVD to tylko powłoki o grubości kilku mikrometrów.
Chociaż powłoka PVD ma wiele zalet, powłoka CVD jest nadal bardziej popularna w przypadku obróbki większości metali żelaznych. W procesie CVD wyższa temperatura osadzania pomaga poprawić wytrzymałość wiązania i pozwala na wyższą zawartość kobaltu w osnowie, dzięki czemu udarność krawędzi skrawającej jest dobra i poprawia się odporność na odkształcenia plastyczne. Ze względu na współczynnik pokrycia CVD
CVD to proces osadzania użytecznej warstwy tlenku glinu na narzędziu, najbardziej znanej powłoki odpornej na ciepło i utlenianie. Tlenek glinu jest kiepskim przewodnikiem, izoluje narzędzie od ciepła generowanego przez odkształcenia skrawania i wspomaga przepływ ciepła do wióra. Jest to doskonały materiał do pokrywania CVD, głównie do narzędzi tokarskich z węglików spiekanych stosowanych w obróbce na sucho. Chroni również podłoże podczas cięcia z dużą prędkością i jest najlepszą powłoką anty-ścierną i kraterową.
Płytki powlekane mają dłuższą żywotność i są bardziej stabilne podczas frezowania na sucho niż frezowania na mokro. Wyższe prędkości skrawania dodatkowo zwiększają temperaturę skrawania. Na przykład obróbka żeliwa na sucho przy prędkości skrawania 14 000 obr./min i 1575 cali/min może nagrzać strefę skrawania przed narzędziem do 600 do 700 stopni . Szybkość usuwania metalu jest zbliżona do frezowania aluminium, a powstałe temperatury są wyższe w przypadku żeliwa niż w przypadku konwencjonalnych narzędzi.
Dobór cermetali, ceramiki, CBN, PCD
Wyższe prędkości skrawania wymagają bardziej odpornych na zużycie materiałów narzędziowych i wyższej twardości termicznej. Cermetale, regularny azotek boru i dwie ceramiki odpowiednie do potrzeb precyzyjnego przetwarzania — tlenek glinu i azotek krzemu (współczesny termin „ceramika” obejmuje zarówno tlenek glinu, jak i azotek krzemu, a nie tylko w przeszłości odnosił się do tlenku glinu). aplikacje stają się coraz bardziej popularne. Diament polikrystaliczny to kolejny materiał narzędziowy stosowany w obróbce na sucho. We wszystkich tych materiałach mają wyższą twardość w kolorze czerwonym i odporność na zużycie, a kompromisem jest większa kruchość.