Повышение работоспособности токарных резьбовых резцов путем разработки и применения многослойных износостойких покрытий

• Автор: Сагитов, Дамир Ильдарович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 196 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Список основных сокращений и обозначений
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЯ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ
ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
1.1 Методы и особенности процесса нарезания резьбы
1.2. Методы повышения эффективности токарных резьбовых резцов
1.3. Применение износостойких покрытий на операциях резьбонарезания
1.4. Выводы. Цель и задачи исследований
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Инструментальные и обрабатываемые материалы
2.2. Оборудование для нанесения покрытий
2.3. Исследование параметров структуры и
механических свойств покрытий
2.4. Исследование контактных характеристик
процесса резания и работоспособности режущего инструмента
2.5. Статистическая обработка результатов
экспериментальных исследований
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБОРА ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ
ДЛЯ ТОКАРНЫХ РЕЗЬБОВЫХ РЕЗЦОВ
3.1. Исследование параметров структуры и
механических свойств износостойких покрытий
3.2. Особенности процесса нарезания резьбы
по профильной схеме резания
3.3. Исследование контактных характеристик процесса резания
3.4. Исследование теплового состояния
режущего инструмента с покрытием
3.5 Исследование напряженного состояния
режущего клина инструмента с покрытиями
3.6. Исследование интенсивности изнашивания
инструмента с покрытиями
3.7. Требования, предъявляемые к покрытиям. Принцип формирования многослойного покрытия
3.8. Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ТОКАРНЫХ РЕЗЬБОВЫХ РЕЗЦОВ
4.1. Технология нанесения многослойных покрытий
4.2. Исследование структурных параметров и
механических свойств многослойных покрытий
4.3. Исследование интенсивности
изнашивания режущего инструмента
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТОКАРНЫХ РЕЗЬБОВЫХ РЕЗЦОВ С МНОГОСЛОЙНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ
5.1. Исследование влияния режима резания на период стойкости
токарных резьбовых резцов с многослойными покрытиями
5.2. Опытно-промышленные испытания
режущего инструмента с разработанными покрытиями
5.3. Экономическая эффективность применения режущего
инструмента с разработанными многослойными покрытиями
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ARE - реактивный ионно-плазменный метод осаждения покрытий;
Go - остаточные напряжения, МПа; а12 - главные нормальные напряжения, МПа;
Рш — величина полуширины рентгеновской линии, град; ц7 - касательные контактные напряжения, МПа; crN - нормальные контактные напряжения, МПа;
03 - температура на задней поверхности, °С;
0п - температура на передней поверхности, °С;
Су- полная длина контакта стружки по передней поверхности, мм;
С, — длина лунки износа по передней поверхности, мм;
С„ - длина полочки на передней поверхности, мм;
Е - модуль Юнга, МПа;
Hjj - микротвердость, МПа;
hy— величина опускания вершины режущего клина, мкм; h3 - фаска износа по задней поверхности, мм;
h3e - фаска износа по задней поверхности у вершины инструмента, мм; h3n - фаска износа по задней поверхности у поверхности заготовки, мм; /г, - глубина лунки износа по передней поверхности, мм; h„ - износ инструмента в направлении передней поверхности, мм; hn „ - опускание поверхности полочки, мм;
hm - глубина усов износа на передней поверхности инструмента, мм;
J - интенсивность износа по задней поверхности, мм/м;
J'ih/Jwo ~ параметр текстуры покрытия;
К, с -Коэффициент интенсивности напряжений, МПам’/г;
KL - коэффициент укорочения стружки;
Кпт - коэффициент повышения запаса пластической прочности;
К0 - коэффициент отслоения;
Р: - главная составляющая силы резания, Н;
Рх - осевая составляющая силы резания, Н;
Ру - радиальная составляющая силы резания, Н;
О - мощность итогового теплового потока в режущий инструмент, Вт; qd - интенсивность источника теплоты деформации, Вт/м2;

каталогах режущего инструмента зарубежных фирм производителей режущего инструмента [71 - 74].
Учитывая, что процесс нарезания резьбы имеет свои особенности, указанные ранее в п. 1.1, разработка износостойких покрытий требует проведения исследований влияния покрытий на характеристики процесса резания. Можно предположить, что для таких специфических условий необходимы износостойкие покрытия специального состава и конструкции.
1.4. Выводы. Цель и задачи исследовании
Из обзора литературы в области исследования проблемы создания и эксплуатации режущего инструмента с покрытием видно, что нанесение износостойких покрытий на рабочие поверхности инструмента является эффективным путем повышения его работоспособности. Покрытия могут наноситься различными методами, но наибольшими преимуществами обладают методы ХОП и ФОП. Возможности методов ХОП ограничены из-за малой номенклатуры материалов наносимых покрытий {TIN, TiC, TiCN, А1203) и возможностью использования только для твердосплавного режущего инструмента. Гораздо большими возможностями обладают методы ФОП как по номенклатуре наносимых покрытий, так и материалов инструментальной основы. Установлено, что покрытия существенно уменьшает окислительный износ, а также снижает термомеханическую напряженность режущей части инструмента. Разрушение же самого покрытия в процессе резания происходит в результате образования в нем трещин, вызванных упруго-пластическими деформациями режущего клина и в результате действия касательных напряжений на передней поверхности инструмента. Наиболее широкое применение в промышленности имеют однослойные одноэлементные покрытия. Дальнейшим путем совершенствования инструментов с покрытием является создание многослойных композиционных покрытий, обладающих свойствами, отличными от свойств каждого слоя в отдельности. Однако до настоящего времени отсутствуют данные по эффективности покрытий для режущего инструмента, работающего в условиях стесненного резания, не выявлен механизм влияния покрытия на тепловое и напряженное состояние такого инструмента, не сформулированы требования, которым должны отвечать многослойные покрытия для обеспечения максимальной эффективности инструмента, работающего в условиях стесненного резания. Кроме того, отсутствуют рекомендации по количеству слоев многослойного покрытия,