Повышение работоспособности токарных резцов, работающих в условиях стесненного резания, путём совершенствования износостойких покрытий

• Автор: Порохин, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 215 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Список основных сокращений и обозначений
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ С ИЗНОСОСТОЙКИМИ ПОКРЫТИЯМИ НА ОПЕРАЦИЯХ ОТРЕЗКИ
ЗАГОТОВОК. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
1.1 Особенности процесса резания и пути повышения эффективности отрезных резцов на операциях отрезки заготовок и прорезки канавок
1.2. Эффективность применения покрытий на операциях механической обработки
1.3. Влияние условий процесса резания на износ и эффективность инструмента с износостойкими покрытиями
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. Методика исследования параметров структуры и механических свойств покрытий
2.4. Измерительный комплекс для исследования сил резания
2.5. Исследование влияния конструкции многослойного покрытия на работоспособность режущего инструмента
2.6. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБОРА ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ОПЕРАЦИИ ОТРЕЗКИ ЗАГОТОВОК
3.1. Исследование параметров структуры и механических свойств износостойких покрытий
3.2. Исследование контактных характеристик процесса
резания
3.3. Исследование теплового состояния режущего инструмента с покрытием
3.4. Исследование напряженного состояния режущего клина инструмента с покрытиями

3.5 Требования, предъявляемые к покрытиям, и принцип формирования многослойного покрытия для режущего инструмента
на операциях точения
3.6 Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ
4.1. Технология нанесения многослойных покрытий
4.2. Исследование структурных параметров покрытий
4.3. Исследование интенсивности износа режущего инструмента
4.4. Исследование эффективности перспективных конструкций многослойных покрытий
4.5. Выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С МНОГОСЛОЙНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ
5.1. Исследование контактных и тепловых процессов при резании инструментом с покрытиями
5.2. Исследование работоспособности режущего инструмента с разработанными покрытиями
5.3. Опытно-промышленные испытания режущего инструмента с многослойными покрытиями
5.4. Экономическая эффективность применения твердосплавного режущего инструмента с многослойными покрытиями
5.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ

Список основных сокращений и обозначений
ARE — реактивный ионно-плазменный метод осаждения покрытий;
Оо ~ остаточные напряжения, МПа;
01,2 - главные нормальные напряжения, МПа;
Pi и — величина полуширины рентгеновской линии, град;
Г/г - касательные контактные напряжения, МПа;
0,- - нормальные контактные напряжения, МПа;
0j - температура на задней поверхности, °С;
0,, - температура на передней поверхности, °С;
0экв — эквивалентные напряжения, МПа; а - период кристаллической решетки, Â;
Су— полная длина контакта стружки по передней поверхности, мм;
Сл - длина лунки износа по передней поверхности, мм;
Сп — длина полочки на передней поверхности, мм;
Нм - микротвердость, ГПа;
hг- величина опускания вершины режущего клина, мкм; h3 - фаска износа по задней поверхности, мм;
h3 e - фаска износа по задней поверхности у вершины инструмента, мм; К„ — фаска износа по задней поверхности у поверхности заготовки, мм;
К - глубина лунки износа по передней поверхности, мм;
hn - износ инструмента в направлении передней поверхности, мм;
Км. ~ опускание поверхности полочки, мм;
hm - глубина усов износа на передней поверхности инструмента, мм;
J- интенсивность износа по задней поверхности, мм/м;
Ji 1 i/J2ои — параметр текстуры покрытия;
Ki - коэффициент укорочения стружки;
Клт — коэффициент повышения запаса пластической прочности;
Ко - коэффициент отслоения;
Р, — главная составляющая силы резания, Н;
О - мощность итогового теплового потока в режущий инструмент, Вт; qd — интенсивность источника теплоты деформации, Вт/м2; q3 - интенсивность источника теплоты со стороны задней поверхности, Вт/м2;
Q3 — мощность теплового потока со стороны задней поверхности, Вт; q„ — интенсивность источника теплоты со стороны передней поверхности, Вт/м2;
Он - мощность теплового потока со стороны передней поверхности, Вт;

Рис. 1.19. Обобщенная физическая модель изнашивания твердосплавных
пластин с покрытием [71 ]
высоких остаточных напряжений, возникающих в покрытии, либо за счет его микрослоистости.
Покрытия, работающие в условиях непрерывного резания, должны, в первую очередь, обеспечивать высокую сопротивляемость процессам образования и развития трещин, с другой стороны — иметь высокую прочность сцепления с инструментальной основой. Высокая сопротивляемость материала покрытия процессам трещинообразования будет определяться условиями контактного взаимодействия, высокой трещиностойкостью и уровнем сжимающих остаточных напряжений, а прочность сцепления — хорошей адгезионной связью на границе «покрытие - инструментальный материал».
При прерывистом резании (фрезеровании) на передней поверхности режущего инструмента возникают и развиваются открытые (с выходом на режущую кромку) (рис. 1.20,а) и закрытые (на некотором удалении от нее) (рис. 1.20,а) продольные трещины (параллельные направлению схода стружки). С течением времени закрытые трещины выходят на режущую кромку, что сопровождается выкрашиванием инструментального материала по краям трещины (рис. 1.20,а, в). Поперечные (параллельные режущей кромке) трещины (рис. 1.20,6) появляются значительно позже продольных, что приводит к выкрашиваниям объемов инструментального материала, заключенного между продольными трещинами [6, 21]. Причиной образования трещин при прерывистом резании являются переменные тепловые нагрузки [77, 82]. Установлено, что температура резания, при которой