Повышение работоспособности торцовых фрез путем совершенствования конструкций износостойких покрытий

• Автор: Смирнов, Максим Юрьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 232 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных обозначений и сокращений
Введение
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПО ПРОБЛЕМЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПЕРАЦИЙ ТОРЦОВОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ
1.1. Методы получения покрытий на режущем инструменте и применение покрытий в процессах металлообработки
1.2. Применение режущего инструмента с износостойкими покрытиями на операциях торцового фрезерования
1.3. Пути повышения работоспособности режущего инструмента
на операциях торцового фрезерованйй
1.4. Выводы. Цель и задачи исследований
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Инструментальные и обрабатываемые материалы
2.2. Оборудование для нанесения покрытий
2.3. Методика исследований структурных и механических свойств покрытий
2.4. Методика исследований работоспособности, характеристик процесса резания, теплового состояния и динамики износа инструмента с покрытием
2.5. Обработка результатов экспериментальных исследований
3. ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ПРИ ПРЕРЫВИСТОМ
РЕЗАНИИ
3.1 Анализ механизма изнашивания режущего инструмента с
покрытием на операциях торцового фрезерования
3.2. Анализ теплового состояния режущего инструмента с

покрытием при прерывистом резании
3.3. Анализ напряженного состояния режущего инструмента с покрытием при прерывистом резании
3.4. Механизм влияния покрытия на изнашивание режущего инструмента при прерывистом резании. Принцип построения покрытия для прерывистого резания
3.5. Выводы
4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ
4.1. Исследование влияния конструкции многослойного покрытия
на его структурные параметры и механические свойства
4.2. Исследование влияния конструкции многослойного покрытия
на изнашивание режущего инструмента
4.3. Выводы
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЛАСТЕЙ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОРЦОВЫХ ФРЕЗ С РАЗРАБОТАННЫМИ СОСТАВАМИ ПОКРЫТИЙ
5.1. Исследование работоспособности торцовых фрез с разработанными составами покрытий
5.2. Технико-экономическое обоснование выбора состава износостойкого покрытия
5.3. Опытно-промышленные испытания торцовых фрез с разработанными конструкциями покрытий
5.4. Выводы
Заключение
Литература
Приложения

Список основных обозначений и сокращений ИМ-инструментальный материал;
КИБ- конденсация вещества из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой;
ОМ- обрабатываемый материал;
П -износостойкое покрытие;
РИ -режущий инструмент;
Т- период стойкости, мин;
ФОП - физическое осаждение покрытий;
ХОП - химическое осаждение покрытий; а - период кристаллической решетки, нм; адр- толщина среза, мм;
Ь -ширина среза, мм;
В -ширина фрезерования, мм;
Су - длина контакта стружки с режущим инструментом по передней поверхности, мм;
Са - длина контакта режущего инструмента с заготовкой по задней поверхности, мм;
с-удельная массовая теплоемкость тела, Дж/кгх°С;
Ьш- полуширина линии (111), град;
Нр- микротвердость, ГПа;
й3- износ режущего инструмента по задней поверхности, мм;
} - интенсивность износа режущего инструмента по задней поверхности, мм/м; 1цЛоо показатель текстурированности покрытия;
К’- относительный износ режущего инструмента по передней поверхности;
Ко- коэффициент отслоения покрытия;
Кщ коэффициент укорочения стружки; п - коэффициент запаса прочности;

крытием при торцовом фрезеровании являются образование сетки трещин в объемах П и инструментальной основы и отслоение покрытия в результате воздействия переменных тепловых и силовых нагрузок и отделения застойной зоны при выходе инструмента из контакта с заготовкой, можно выделить следующие основные направления повышения эффективности РИ с покрытиями:
1) повышение трещиностойкости и прочности материала П и композиции П-ИМ в целом, что можно обеспечить путем совершенствования и оптимизации технологического процесса нанесения П, изменения состава и конструкции покрытия, в частности, применением П композиционного и многослойного типов, применения комбинированной упрочняющей обработки рабочих поверхностей РИ;
2) снижение адгезионного взаимодействия контактных площадок РИ с обрабатываемым материалом путем выбора материала П или направленного изменения его свойств, что позволит снизить интенсивность процессов выкрашивания объемов инструментального материала в результате отделения стружки от передней поверхности при выходе РИ из контакта с заготовкой;
3) снижение величины переменных тепловых и силовых нагрузок, воздействующих на РИ, что может быть обеспечено за счет изменения контактного взаимодействия рабочих поверхностей инструмента с обрабатываемым материалом путем выбора материала П или направленного изменения его свойств.
Рассмотрим первое направление повышения работоспособности режущего инструмента с покрытием на операциях торцового фрезерования. Условия работы покрытия на контактных площадках инструмента при различных видах обработки резанием существенно отличаются. В результате этого покрытие должно отвечать разным требованиям в зависимости от вида обработки. Так, при непрерывном точении необходимо обеспечить высокую твердость покрытия, его инертность по отношению к обрабатываемому материалу. В то же время при прерывистом резании, формировании дискретных стружек, колеба-