Выводы по главе

 

Таким образом, эффективность режущего инструмента с по­крытием, его качественные характеристики в значительной сте­пени зависят от возможности обеспечения покрытий оптимальной толщины и их равномерного распределения по рабочим поверх­ностям инструмента. Между тем толщина покрытия и такие важ­ные показатели его качества, как кристаллохимические свойства, дефектность, в достаточно большой степени зависят от положения рабочих поверхностей инструмента относительно плазменного потока.

Нанесение покры­тия оказывает заметное влияние на прочностные показатели инструментального материала, причем основной эффект — это стабилизация его прочностных свойств. Изменяя химический состав покрытия и параметры ионной бомбардировки (давление, состав катода-испарителя, время воздействия и т. д.), можно заметно стабилизировать прочность инструментального материала. Данная стабилизация прочностных характеристик инструмен­тального материала увеличивает надежность режущего инстру­мента в результате, прежде всего, стабилизации стойкости ин­струмента.

Заметное влияние на прочность твердых сплавов оказывает толщина покрытия.

Увеличение толщин покрытий TiC, получаемых высокотем­пературными методами ДТ и ГТ, приводит к заметному снижению прочности твердых сплавов и росту разбросов прочности.

С ростом рабочего объема прочность сплавов после ионной бомбардировки и нанесения покрытий различного состава и природы (зависит от технологического способа получения) сни­жается.

Ионная бомбардировка (W, Mo, Cr, Ti) и вакуумно-плазменные покрытия TiN и (Ti-Cr) N значительно уменьшают влияние рабочего объема на предел прочности при изгибе, что свидетель­ствует о положительном влиянии ионной бомбардировки на поверхностные дефекты инструментального материала.

Наиболее эффективно воздействуют на поверхность ионы Mo, Cr, Ti, имеющие невысокие значения энергии активации (со­ответственно 184, 124 и 108 Дж/моль), что способствует наиболее эффективному воздействию на поверхностные дефекты.

Покрытия TiC, получаемые высокотемпературными мето­дами ДТ и ГТ, увеличивают влияние рабочего объема на предел прочности при изгибе (особенно термодиффузионный метод ДТ), что связано не только с формированием переходной фазы и декарбидизацией локальных объемов твердого сплава, но и струк­турно-фазовыми превращениями в объемах твердого сплава вслед­ствие длительного высокотемпературного воздействия.

При разработке технологии нанесения покрытия чрезвычайно важно учитывать исходные свойства, структуру, фазовый состав инструментального материала.

На формирование остаточных напряжений в композиции пок­рытие - инструментальный материал оказывают следующие фак­торы:

- структурные напряжения (растягивающие, сжимающие), воз­никающие при повышении плотности атомной упаковки в процессе нанесения покрытия и после его окончания;

- фазовые напряжения (растягивающие, сжимающие), связанные с процессами рекристаллизации и перекристаллизации, которые приводят к изменениям удельного объема материала;

- термические напряжения (растягивающие, сжимающие), воз­никающие вследствие разницы теплофизических характеристик материалов покрытия и инструмента (теплопроводность, линейное расширение и т. д.);

- термоконденсационные напряжения (растягивающие), форми­рующиеся при значительных перепадах температуры по толщине покрытия;

- физико-химические напряжения (сжатие), природа которых обусловлена физико-химическими процессами (окисление, глу­бинная коррозия, адсорбция, диффузия чужеродных атомов и т. д.).

Указанные механизмы формирования напряжений в компо­зиции покрытие - инструментальный материал действуют инте­грально, однако превалируют термонапряжения.

Возможность оптимизации технологических параметров КИБ для конкретных условий обработки, типа инструмента и исполь­зуемой модели вакуумно-плазменной установки говорит о необ­ходимости жесткой регламентации параметров и управления ими от ЭВМ с помощью программ, полученных на основе математиче­ских моделей типа моделей.

Покрытие принципиально не изменяет механизмы изнаши­вания твердых сплавов, сдвигая их скорости резания, мини­мизирующие интенсивность изнашивания в область более высо­ких скоростей резания благодаря снижению уровня термомеха­нической напряженности зоны резания.

Сопротивляемость покрытий разрушению определяется со­ставом, методом получения и условиями их эксплуатации.

Длительность работы покрытия до разрушения умень­шается по мере роста подачи, при использовании твердосплавного инструмента в условиях прерывистого резания, а также при ра­боте инструмента в условиях, приводящих к потере формоустойчивости режущей части или ее пластическому разрушению.

Эффективность покрытий заметно повышается с увеличе­нием скорости резания и ростом сопротивляемости режущей части инструмента пластическому деформированию.

Для инструментов из твердых сплавов отношение длитель­ности работы покрытия без разрушения к общему времени работы инструмента до затупления (отказа) значительно больше, чем для инструментов из быстрорежущей стали.

Литература

 

1. Белый А.В., Карпенко Г.Д., Мышкин Н.К. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев. – Москва: Машиностроение, 1991
2. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение,1993. – 336с
3. Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер В.С. Резание материалов. Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: Учебник для технических вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. – 448 с.
4. Гречишников В.А., Чемборисов Н.А., Юнусов Ф.С. Формирование информационно-поисковой системы инструментального обеспечения автоматизированного производства и проектирование САПР РИ. М.: Машиностроение, 2000. – 220 с.
5. Кабалдин Ю.Г. Структура, прочность и износостойкость композиционных инструментальных материалов. - Владивосток: Дальнаука, 1996. - 183 с.
6. Кожевников Д.В., Гречишников В.А., Кирсанов С.В., Кокарев В.И., Схиртладзе А.Г. Режущий инструмент: Учебник для ВУЗов. М.: Машиностроение, 2004. – 512 с.
7. Лашнев С.И., Юликов М.И. Проектирование режущей части инструмента с применением ЭВМ. М.: Машиностроение. 1980. 208 с.
8. Металлорежущий инструмент. Часть 1. Резцы: Каталог. М.: ИКФ "Каталог". 1993. 88 с.
9. Металлорежущий инструмент. Ч.2. Вып.2. Фрезы. М.: ИКФ "Каталог". 1994. 50 с.
10. Металлорежущие инструменты: Учеб. для вузов по специальностям "Технология машиностроения", "Металлорежущие станки и инструменты" / Г.Н.Сахаров, О.В.Арбузов, Ю.Л.Боровой и др. М.: Машиностроение. 1989. 327 с.
11. Палей М.М. Технология и автоматизация инструментального производства. Волгоград: Волгоград. гос. техн. ун-т, 1995, - 488 с.
12. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / В.И.Баранчиков, А.Ф.Жариков, Н.Д. Юдина и др.; Под общ. ред. В.И.Баранчикова. М.: Машиностроение. 1990. 400 с.
13. Проектирование и расчет металлорежущего инструмента на ЭВМ: Учеб. пособие для вузов / О.В.Таратынов, Г.Г.Земсков, Ю.П.Тарамыкин и др. Под ред. О.В. Таратынова, Ю.П.Тарамыкина. М.: Высшая школа. 1991. 423 с.
14. Режущий инструмент из сверхтвердых материалов и керамики: Каталог / ВНИИинструмент. М.: ВНИИТЭМР. 1986. 52 с.
15. Родин П.Р. Основы проектирования режущих инструментов: Учебник. Киев: Вища школа. 1990. 424 с.
16. Романов В.Ф. Расчеты зуборезных инструментов. М.: Машиностроение. 1969. 256 с.
17. Савин И.А., Чемборисов Н.А. Проектирование процесса резания при разработке САПР РИ. Проектирование технологических машин. Сборник научных трудов, Выпуск 3. – М.: МГТУ «Станкин», 1996
18. Сборный твердосплавный инструмент / Г.Л.Хает, В.М.Гах, К.Г.Громков и др.; Под общ. ред. Г.Л.Хаета. М.: Машиностроение. 1989. 256 с.
19. Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машгиз. 1962. - 952 с.
20. Справочник инструментальщика / И.А.Ординарцев, Г.В.Филиппов, А.Н.Шевченко и др.; под общ. ред. И.А.Ординарцева. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1987. 846 с.
21. Справочник конструктора-инструментальщика / Под общ. ред. В.И.Баранчикова. М.: Машиностроение. 1994. 560 с.
22. Табаков В.П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана. Ульяновск: УлГТУ, 1998. – 123 с
23. Филиппов Г.В. Режущий инструмент. Л.: Машиностроение. 1981. 292 с.
24. Филоненко С.Н. Резание металлов. М.-Киев: Машгиз. 1963. 211 с.
25. Четвериков С.С. Металлорежущие инструменты. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа. 1965. 731с.
26. Чемборисов Н.А. Информационно-справочная система режущего инструмента. СТИН. – 2001. -№ 8. – С. 12 – 15
27. Чемборисов Н.А., Юнусов Ф.С., Ступко В.Б. Методика автоматизированного расчета профиля инструмента для обработки наружной составной каналовой винтовой поверхности. Вестник Казанского государственного технического университета имени Туполева А.Н. – 2001. - № 4. – С. 20 – 24
28. Чемборисов Н.А. Систематизация признаков способа формообразования. СТИН. – 2002. - № 8. – С. 32 - 35
29. Чемборисов Н.А. Модуль имитации обработки сложной поверхности детали режущим инструментом как часть системы поискового проектирования. ИТО. – 2002. - № 6. – С. 17
30. Чемборисов Н.А. Профилирование фасонной фрезы для обработки винтовой поверхности. СТИН. – 2003. - № 4. – С. 18 – 20
31. Чемборисов Н.А. Профилирование дисковых режущих инструментов для обработки винтовых поверхностей цилиндрических и конических деталей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, Казань, КГТУ им. Туполева А.Н., 2003. – 38 с.
32. Чемборисов Н.А., Симонова Л.А. Модель формообразования сложных поверхностей деталей концевой фрезой. В сб. Прогрессивные технологии и системы машиностроения. – Донецк: ООО «Лебедь», 2004. – С. 282 - 288
33. Чемборисов Н.А., Симонова Л.А. Моделирование процесса формообразования сложных поверхностей деталей с применением сплайнов. СТИН. – 2004. - № 11. – С. 26 – 29.
34. Шевелева Г.И. Теория формообразования и контакта движущихся тел: Монография. – М.: Изд-во МГТУ «Станкин», 1999. – 494 с.
35. Щеголев А.В. Конструирование протяжек М.-Л.: Машгиз. 1960. 352 с.
36. Юликов М.И., Горбунов Б.И., Колесов Н.В. Проектирование и производство режущего инструмента. М.: Машиностроение. 1987. 296 с.

 

 

1. Понятие исходной инструментальной поверхности и методы определения профиля ее образующей............ 3

1.1. Классификация исходных инструментальных поверхностей 3

1.2. Элементы классической теории огибания............ 4

1.2.1. Определение кривой профиля червячной фрезы...... 5

1.3. Метод общих нормалей (по Кирсанову Г.Н.).......... 8

1.4. Метод общих касательных........................................ 8

1.5. Метод совмещенных сечений................................... 8

1.5.1. Определение диапазона местонахождения характеристики 8

1.5.2. Круговое проецирование винтовых линий на осевую плоскость инструмента 8

1.6. Определение огибающей семейства круговых проекций винтовой поверхности 8

1.7. Формообразование поверхностей деталей............. 8

1.7.1. Формообразование поверхностей детали на макроуровне 8

1.8. Элементы теории графов............................................ 8

1.9. Применение теории графов в моделировании поверхности инструмента 8

1.9.1. Формообразование поверхности детали на микроуровне 8

1.10. Контрольные вопросы............................................... 8

2. Режущий клин – основа рабочей части инструмента 8

2.1. Переход от исходной инструментальной поверхности к режущему клину 8

2.2. Затылование, методы затылования......................... 8

2.2.1. Затылование по логарифмической спирали.......... 8

2.2.2. Затылование по спирали Архимеда........................ 8

2.2.3. Затылование по прямой............................................ 8

2.2.4. Сравнение кривых для затылования........................ 8

2.2.5. Задний угол для любой точки профиля зуба затылованной фрезы 8

2.3. Технология затылования........................................... 8

2.4. Контрольные вопросы................................................. 8

3. Способы крепления режущего инструмента на станках 8

3.1. Контрольные вопросы................................................. 8

4. Инструментальные системы машиностроительного производства 8

4.1. Режущие инструменты, применяемые в автоматизированном производстве 8

4.2. Вспомогательные инструменты.............................. 8

4.3. Система инструментальной оснастки для станков с числовым программным управлением и гибких производственных систем......... 8

4.4. Контрольные вопросы................................................. 8

5. Заточка режущих инструментов.................. 8

5.1. Общие вопросы заточки инструментов................... 8

5.2. Заточка и доводка резцов........................................... 8

5.3. Заточка сверл................................................................ 8

5.4. Заточка зенкеров и разверток.................................... 8

5.5. Заточка фрез.................................................................. 8

5.6. Заточка протяжек........................................................ 8

5.7. Заточка зуборезного инструмента........................... 8

5.8. Заточка метчиков и плашек...................................... 8

5.9. Контрольные вопросы................................................. 8

6. Технологические критерии идентификации режущего инструмента в информационно-поисковых системах......... 8

6.1. Синтез классификации режущего инструмента... 8

6.2. Сравнение заданного и рассчитанного профилей детали и режущего инструмента 8

6.3. Рекомендации по выбору диаметра инструмента. 8

6.4. Связи в информационно-справочной системе режущего инструмента 8

6.5. Структура и алгоритмы работы информационно-поисковой системы режущего инструмента........................................................................... 8

6.6. Контрольные вопросы................................................. 8

7. Износостойкие покрытия на режущих инструментах 8

7.1. Необходимость поверхностного упрочнения инструментов 8

7.2. Современные методы поверхностного упрочнения инструментов 8

7.3. Контрольные вопросы:............................................... 8

8. Износостойкие покрытия, как современный способ повышения эффективности использования режущего инструмента 8

8.1. Классификация износостойких покрытий для режущего инструмента 8

8.1.1. Основные положения................................................. 8

8.2. Одноэлементные однослойные покрытия............. 8

8.2.1. Соединения используемые в качестве покрытий... 8

8.2.2. Характеристики одноэлементных однослойных покрытий 8

8.3. Многослойные покрытия........................................... 8

8.3.1. Выбор свойств износостойких покрытий............... 8

8.4. Контрольные вопросы:............................................... 8

9. Методы и схемы нанесения покрытий.... 8

9.1. Физическое осаждения покрытия............................ 8

9.2. Термодиффузионное насыщение поверхности..... 8

9.3. Химическое осаждение покрытия........................... 8

9.4. Контрольные вопросы:............................................... 8

10. Влияние факторов на работоспособность режущих инструментов с покрытиями...................................................................... 8

10.1. Роль толщины покрытия........................................... 8

10.2. Роль пор и трещинообразования.............................. 8

10.3. Влияние технологических условий получения покрытий на свойства инструментальных материалов и работоспособность инструмента............. 8

10.3.1. Влияние свойств инструментального материала 8

10.3.2. Фрикционные свойства композиции покрытие - инструментальный материал 8

10.3.3. Окисляемость инструментальных материалов с покрытиями, стабильность их свойств 8

10.3.4. Влияние толщины покрытия на окисляемость твердых сплавов 8

10.4. Прочность инструментальных материалов с покрытием 8

10.5. Контрольные вопросы:.............................................. 8

11. Механизмы износа и разрушения инструментов с покрытиями 8

11.1. Контрольные вопросы:.............................................. 8

11.2. Выводы по главе......................................................... 8

 

 

[1] Панкратов Ю.М. Аппроксимационное профилирование обкатных инструментов - http://www.unilib.neva.ru/rus/ntv/Oglav/3_99.htm#St_r_15. 1999

[2] Ступко В.Б. Повышение точности обработки каналовой винтовой поверхности на основе модификации проекционного метода профилирования - Дисс. работа на соискание ученой степени канд. техн. наук. КГТУ им. Туполева А.Н.: Казань. 2003. – 173 с.

[3] Мехатроника – современное направление развития науки и техники, базирующиеся на использовании достижений точной механики, электроники и электротехники, для создания комплектных интегрированных интеллектуальных систем движения рабочих органов машин и средств управления ими.