Paras pinnoite nopeaan kuivaleikkaukseen on typpialumiinititaani
Suuri syy siihen, miksi leikkausnesteitä ei usein enää tarvita nykyään, ovat pinnoitteet. Ne lieventävät lämpötilasokkeja estämällä lämmön siirtymisen leikkausalueelta terään (työkaluun). Pinnoite toimii lämpöesteenä, koska sen lämmönjohtavuus on paljon pienempi kuin työkalun pohjalla ja työkappaleen materiaalilla. Tämän seurauksena nämä työkalut imevät vähemmän lämpöä ja kestävät korkeampia leikkauslämpötiloja. Olipa kyseessä sorvaus tai jyrsintä, pinnoitetut työkalut mahdollistavat tehokkaammat leikkausparametrit lyhentämättä työkalun käyttöikää.
Pinnoitteen paksuus on 2-18 mikronia ja sillä on tärkeä rooli työkalun suorituskyvyssä. Ohuemmat pinnoitteet kestävät paremmin lämpötilan muutoksia iskuleikkauksen aikana kuin paksummat pinnoitteet, koska ohuemmilla pinnoitteilla on vähemmän rasitusta ja ne ovat vähemmän alttiita halkeilemaan. Nopeassa jäähdytyksessä ja kuumennuksessa paksuilla pinnoitteilla on taipumus särkyä kuin lasi, joka lämpenee ja jäähtyy hyvin nopeasti. Kuivaleikkaus ohuesti päällystetyillä teräillä voi pidentää työkalun käyttöikää jopa 40 prosenttia, minkä vuoksi fysikaalisia pinnoitteita käytetään usein pyöreiden työkalujen ja jyrsintäterien päällystämiseen. PVD-pinnoitteet levitetään yleensä ohuemmin kuin kemialliset pinnoitteet ja ne sitoutuvat vahvemmin muotoon. Lisäksi PVD-pinnoitteet voidaan levittää kovametallille paljon alhaisemmissa lämpötiloissa, joten niitä käytetään enemmän erittäin teräviin reunoihin ja suuriin positiivisiin jyrsintä- ja sorvaustyökaluihin.
Vaikka pinnoitemateriaali on titaaninitridi, sen osuus on 80 prosenttia kaikista pinnoitetuista työkaluista. Kuitenkin nopean kuivaleikkauksen tapauksessa paras PVD-pinnoite on titaani-alumiininitridi (TiAlN), joka ylittää titaaninitridin nelinkertaisesti korkean lämpötilan jatkuvassa leikkauksessa, kuten nopeassa sorvauksessa. TiAlN-pinnoite ylittää myös muut työkalujen pinnoitteet korkeammissa lämpörasitusolosuhteissa. Kuten kuivajyrsintä ja syvien reikien poraus halkaisijaltaan pieniin reikiin, joissa leikkausnesteitä on vaikea saavuttaa
TiAlN on kovempaa kuin TiN leikkauslämpötiloissa ja on lämpöstabiili. PVD-pinnoitteet hyödyntävät sen kemiallisen kulumisenkestävyyttä. Sen kovuus on jopa 3500 Vickers-astetta ja sen käyttölämpötila jopa 1470 astetta F. Materiaalitutkijat spekuloivat, että nämä ominaisuudet johtuvat amorfisista alumiinioksidikalvoista, jotka muodostuvat sirun/työkalun rajapinnassa, kun osa alumiinista joutuu sisään pinnoitteen pinta hapettuu korkeissa lämpötiloissa.
Ultraohuet monikerroksiset PVD-pinnoitteet valittiin tarkoituksella tähän tutkimukseen, ja pinnoitusprosessi tuottaa pinnoitteita, jotka koostuvat sadoista kerroksista, joista jokainen on vain muutaman nanometrin paksuinen. Yleisten PVD-pinnoitteiden kerrostaminen on vain muutaman mikrometrin paksuisia pinnoitteita.
Vaikka PVD-pinnoituksella on monia etuja, CVD-pinnoite on edelleen suositumpi useimpien rautametallien työstyksessä. CVD-prosessissa korkeampi saostuslämpötila auttaa parantamaan sidoslujuutta ja mahdollistaa suuremman kobolttipitoisuuden matriisissa, jolloin leikkuureunan sitkeys on hyvä ja kyky vastustaa plastista muodonmuutosta paranee. CVD-pinnoitesuhteen ansiosta
CVD on prosessi, jossa työkalulle kerrostetaan hyödyllinen alumiinioksidikerros, kuumuutta ja hapettumista kestävin pinnoite. Alumiinioksidi on huono johdin, se eristää työkalun leikkausmuodonmuutosten aiheuttamasta lämmöstä ja edistää lämmön virtausta sirulle. Tämä on erinomainen CVD-pinnoitemateriaali pääasiassa kuivaleikkauksessa käytettäville kovametallisorvaustyökaluille. Se suojaa myös alustaa nopean leikkauksen aikana ja on paras hankausta ja kraatterin kulumista estävä pinnoite.
Pinnoitetuilla teräsillä on pidempi työkalun käyttöikä ja ne ovat vakaampia kuivajyrsinnässä kuin märkäjyrsinnässä. Suuremmat leikkausnopeudet nostavat leikkauslämpötilaa entisestään. Esimerkiksi valuraudan kuivakoneistus leikkausnopeudella 14,000 rpm ja 1575 tuumaa/min voi lämmittää työkalun edessä olevan leikkausalueen 600-700 asteeseen. Metallinpoistonopeus on samanlainen kuin alumiinin jyrsinnässä, kun taas tuloksena saatavat lämpötilat ovat korkeammat valuraudalla kuin perinteisillä työkaluilla.
Valikoima kermetit, keramiikka, CBN, PCD
Suuremmat leikkausnopeudet vaativat kulutusta kestävämpiä työkalumateriaaleja ja korkeampaa lämpökovuutta. Kermetit, kuutioinen boorinitridi ja kaksi hienojalostustarpeisiin sopivaa keramiikkaa - alumiinioksidi ja piinitridi (nykyaikainen termi "keramiikka" sisältää sekä alumiinioksidin että piinitridin, toisin kuin aiemmin viitattiin alumiinioksidiin.) sovelluksista on tulossa yhä suositumpia. Monikiteinen timantti on toinen työkalumateriaali, jota käytetään kuivaleikkaustilanteissa. Kaikissa näissä materiaaleissa niillä on korkeampi punainen kovuus ja kulutuskestävyys, kompromissi on suurempi hauraus.