автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение эффективности зубофрезерования применением червячных фрез МЗ из быстрорежущей стали с комплексной поверхностной обработкой

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО НАУКЕ, ВЫШЕЙ ШКОЛЕ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКЕ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТШШОШЕСКИЙ р г д 0 дУШШЕРСИТБТ "СТАНКИН"

- 7 !Ш1! ОПЗ

На правах рукописи

СЙ&КУДОВ ¿ЩДШШК РА2КШВЭТ

УДК 621.9.02; 669.018.25

ПОВШЖНМЕ ЭФФЕШШОСМ ЗУБОФРЗЮЕРОВЖШ ПРШВНЕНЙЕМ ЩРВЯЧНН! ФРЕЗ ИЗ БЫСТРОРЕОТШ СТАЛИ С КОМПШЖСЕОМ ИОВЕРМОСЭЮЙ ОБРАБОТКОЙ

Специальность 05.03.01. -щессы механической и физико-технической оЭрайогаи. с тапки к якструкзЕТ

Автореферат диссертации соискание ученой зтепзнк кандидата технических наук

Москва - 152-3

Pado'ia выполнена в Московском Государственном Технолог; те оком Университете "СТАЮТ".

Научный руководитель:

лауреат Государственной премии, доктор тезЕнэтесних наук, профессор A.C. Верещакг

Офщкаяънне оппонента;

~ доктор .технических наук, профессор Г.Н. Кирсанов;

- лауреат Государственной премии, кандидат технических наук, ст. научный сотрудник Э.М. Волин. .

Ведувде предприятия;

- Московский инструментальный завод ИМИЗ®\

Защита состоится п 1903 ГОда в часов на

заседании специализированного Совета к 063.42.05 при МГТУ RСТАВШИ" ко адресу 101422 г.Москва, к-55, Вадковский пер.,

дом Sa.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГГУ "СТШИК*.

Автореферат разослан 1993 г.

Ученый секретарь

Сдещшизироваккого Совета,

кандидат технических наук,

доцент

Ю.П. Поляков

Сбщзя харшгаэркпзшш рз4с"«

Актуальность.' Развитие обрабаивзавдая отраслей лрмшшен-эсти, лоютевиа 1К технического уровня и нагаесзза знпусксазуэй родукции, яэлязтол зажнейиим фактором 1штенокфикацик экономи-; стран СНГ. Пути решения указанной задачи овяканн с обеспе-знием шшзностроешя эффзхтившаян техшйшшескпки мевдгжи звшешш производительности и надежности рзщтцего инсгррган-I. В большой степени указанноз относится к оус'сфрвс-ерлг'сгс, процессе которого используется дорогостоящий слазшоярофжль-¡й инструмент.

Одним из наиболее перспективных, направлений повшаюш иф-¡ктивиооти эубофрэзероваиия является прикекенкз чзрвякжа )вз кз быстрорежущей стали (ЕРС) е жэноооотсйкшк яоярюжкяз, шучаеаими ионно-плазмешшм квтодон ЯИБ. В в&отояе^з ■теетдя [я повышения производительности зубофрезерсзания аспоаьзуюгоа фвячные фрезы из БГС с различит вариантами изпоооотойетс исрнтий. Анализ результатов праканения быотрореяущвж черзет-к фраз с покрытием показал, что аоомэхра на зкдчитэдьагй лад покрытия в повышение цроизвож11гвлинооти зубэ$грззероБтнш стойкости фрзз, их эффективность ааачкгедаю ню® овдудячсЯ. обеяно это относился к докагатеошм щцазясоти быотрорйцухщ рвяздшх Фрез о позротея, в чротяожз, стечет овачвта-шзыз лзбания стойкости. Последнее связано' о факторами, которае ояэляются как в процессе формирования износостойких покры-й, так и при экоплуатащт фрез.'

Дальнейшее псвшение еффехтивкооти червлчшх фрез с п-оц-тием связано с созданием условий повышения долговечности крытиК на контакша пясазздках инструмента. Одним из таких правлений является применение износостойких комплексов с оп-ыальгав* сочетанием свойств» которое истут бать' о$отаяроваш тем комплексной поверхностной обработки (ЕЛО), водзчащей эдварительную химшю-тсрмнческую обработку приповерхпостных эев ЕРС с целью позилпеяия ж-: тсрюстабильпости. и последув-з нанесение покрытия ионно-плазгшшым методом. При этом инс-умэнт с КПО имеет повышенную эффективность не только по авнению с инструментом без покрытия, но и по сравнению с зтрументом, имевшим покрытие, нанесенное иоино-плазмешшм годом. Однако до настоящего времени вопроси формирования из-

носастсйш комплексов мэгодама КПО за один технологический «нкк ка мозноцрсфвльном инотр$шкте практически не нзученк.

Тага« образом, установление закономерной связи мещду уо--хозжаш фортаровашш износостойкого ксшшекса методом КЕЮ, его ово&огваш ш щшатраш о характере:« изнашивания' инструмента в эгвкоиюосги ов режимов эубсфрз зерозаш-ш., является актуальной научной задачей.

ешшена ка кефедре "Резание материалов"1 Московского ГэсудароввенЕоиг технологического университета №СТИЖЙН!% ш явлаежся . щхдадаэнкем работа ко тэг« "Исследование реяущих сЕойсгв инструменте, с износостойким покрытием", выполняемых аафэдрой в течение ваогих жег.

Цажь раСким. Повышение эффективности процесса зубофрззе-розакие пртем исшлекмюй поверхностной обработки на основе усгакоакеияк еажжжерЕоетей свази шгщу условиями формирование инстрэкзЕта нз бксгрорепуще® стат с комплексной поверх-ноетао!' обработай н свойствами упрочненного слоя» а также ха- -рактерам изнедшшнйе, в зашоюэзотк от резшмов зубофрззерова-нвя.

Ойзда »тедака таоледоваш!. Работа вигалкеиа с использованием оояовшк ножожешй теория рззашя ттери&шв» а такяе стшдщжша метода. теории вероятностей в ттетютескоЁ ста-таютккк. Исследования очагов азшлщщшш. инструмента к свойств кэиосоазюйкого комплекса проведены с использованием современных методов озтотеской к .злакгрокна-сканируидзй микроскопии, шщюрвнтгеносяектралького и одщюреитгенострунтуркого анализов. В работе также использована методика оценки качественных характеристик быстрорежущего инструмента с покрытием с помощью акустетеской эмиссии. Экспериментальные исследования проведены с использованием присшсоблашй, моделирухадюс как условия работа наиболее нагруженного зуба червячной фрезы, так и условия упрочнения реального инструмента по массе» тепловозу режиму и движению ионно-плазменных потоков. Теоретические положения работы подтверждены данными лабораторных и производственных испытаний инструмента о КПО.

Ш>учная иоввзка работа зашатается в: - закономерностях связи между условиями формирования износостойкого комплекса методом комплексной поверхностной обработки, свойствами и параметрами упрочнения слоя, с характером

изиищвания инструмента в завнсшооти от реаишв резш?л;

- математической модели процесса зубофразорованкя инструментом о :сс*ошзкс:юй поверхностной обработкой.

Прйзтачэожая ценность работы сомсгга; . - в методик® моделирования яроцзоса зубофргзеровзния с ярмйзиениегя зубьеэ-пластин о комплексной поверхностной обра-Зотхой, иштирувдшг работу наиболее нагрунг&кого зуба чзрэяч-юЗ фразы?

- в способах обработки рэцуадах инструментов из стаж я зшэвов (А.о; НН 1737926, 1723834. ИКИ СЯЗС 14/28);

- в тнояовгевоаих рекомеядаидаях яо хошлаконо® яозерх-гсстной обработке червячных фрзз ио бнотрорзаутезй стшга..

Апробация работы. Основные шшззвяия диооеруэщсшой ра-5ота долоазпы иа засзданшк кафгдрг ".Тазаше икярюд»'' ШТУ 'СТАНКШ", на международной Еаугао-пр^пгаесхой ханф^нтди 'Актуальные иройясмы современной иаухи - 89" (г. Москва, 1983 ?.), на Всесоюзной гаучио-твзшггэохоЯ аойфзрзнции "Пугн яэяк-юяия стойкости к надежности рездш: и атакпознх жтстркгаштоэ" г. Еикотев,- 1990 г.) я на IV Украикокой реслублшбэножой Гчю-т«шксеояо8 когфреящга "Созргиеише гетоян нахватай, уточняющие зеадише покрытия я используешь недороды* (г. лрьзсз, 1990 г.).

Црйяятацагз. По г.а?ериадзм дяосвргащояно! рабояи олуйли-овано 5 печатных работ, получено 2 авторских свидетельства за зобратекие. ^

Объезд работа. Диссертация состоит из введения, пягл г,гав, нводов. описка литературы, вклшакдаго ваилзнованиЁ, я рнжхшшй. Раоога яажшнз га ^ отрачшщ '/ааино;Тйск.игс екста, оодезггат .25 рясункоэ, 12. габлщ.

НрЕнжше сокраиэпаа. Ш? - бас^рорг^'дая сталь; КПС -сшшхонйл Г-озерхностная офзЛэтта; ЕЛ - износостойко«;! пожры-ие; ТА ~ рзаущкй инструмент.

Содзрквкз® работы.

В? вйвдвкии обоогагнэазтея актуальность работы и кратко згшэнн.основные ваучошз положения, вшозкмыг ке, защиту.

В 1мавз 1 приведен анализ литературных данных по особен-

ноетям эубофрезерования, путях повышения произвздительност процесс® обработка к сгойаосаж инструмента. Показано, что пая более перспекяшзваил направлением повышения эффективности фрезерования является нанесение износостойких покрытий (ИП) пр использования современных методов физического осавдгнкя покры-тай СШ1), в частности, технологии КИБ. Дан анализ методов уп-рэтаваня реяущего инструмента (РИ) из EPG н щшин относительно кнзхой эффективности ИП (для моно- и многослойных, покрытий] на рабочие поверхностях РИ, на основании чего показана большая перснектав2сс5!ь использования КПО. Применение КПО инструменте es Б?С позволяет снизить склонность режущей части инструменте к потере форж#стойчнвоо?и и упругим прогибам, и, таким обра-зож, увеличить долговечность покрытий к эффективность РИ с похрзИ'Иек.

Эфф&етжшность процесса зубогорезерования инструментом из Б?С! о Щ10 зависит от комплекса факторов, связанных как с изго-тоэизиием и подготовкой даотруиента (термообработка, шлифование, ультразвуковая мойка в т.д.), условиями формирования износостойкого ксшлеяса, его свойствами ж параметрами, так и с условна® эксплуатации быстрорежущих червячных фрез с КПО.

На сскоге критического анализа даннкх литературы, а также опытов прожишенного использования червячных фрез, были сформулированы цель к задачи исследований настоящей работа.

Для достижения указанной вше цели настоящей работы было необходимо рэшить следующие основные задачи:

1. Заработать методику моделирования процесса зубофрезе-рования с помощью зубьев-пластин дяя исследования режущих своЛояв инструмента с комплексной поверхностной обработкой в широком диапазоне изменений условий ре зачал.

2. Исследовать влияние свойств поверхностного слоя быстротекуще* стада, получаемого при подготовке инструмента перед нанесением шнфытия, на работоспособность ревдего инструмента.

3. Разработать методику к оптимизировать условия комплексной поверхностной обработки червячных фраз из быстрорежущей стаж.

4. Разработать математическую модель зависимости изнашивания режущего инструмента из. быстрорежущей стали от условий формирования износостойких слоев методом комплексной поверх-костной обработки.

5. Разработать принципы повышения эффективности эубсфре-зерования путем применения инструментов о ксмбггаирозгжжж методам! обработки.

Э глава 2 излоаены общиэ методики проведения исожедоза-шй, тштщ» ■ оценку рзгуяяз свойств ккот^язкга, псккь^ге-М09 оборудогашшЛ инотрукзнгалыше к обрабатывай© датзтаяяи;. Здесь s» яошзшш меяодаа КТО, а также методики чвокого и метадлофивичесяого анализов,

В качестве объекта исследования копольэоваяи реязгд^з пластины из быстрореярцга сталэй Р6М5 н FSK5K5, жл^щ^ж? условия работы наиболее нагруженного зуба чарвяшгй Пластины имэли геометрические параметра,, фор/çr в равмзры;, котирующие соответствующе параметры зуба реальные червяеткх фрэз из БРС.

Комплексную поверхностную обработку зуйьев-гтаасукк к реальных чэришшх фрез из БРС проводили с прошением тсе?*ае-тоятелшого газового разряда (BIT) на опецяаяыш. уеттеовкзг, созданных иа базе ионно-пхазкешшк устакозок т-икл "Т^заа* г; "ННВ-6.6-Ш". .3 качества материала катодов а газа-реагента ко-шльзобшш соответственно такая марки ВТ i-ОС* (ГОСТ i986f,~?4) и азот особой чистота (ОСИ) яо ГОСТ 9293-74. Процосо подготовки яозерхкоста И! под упрочкотш реализован ва экс-лостггеокн безопасной автодатазирсгаякоЯ' ультрхззрювой установке модели VH-1200 (Япония).

Очаги износа акоттрдтиептов с покрытием и НПО нсоледоваю* на сканирующем электронна1! кшфссвопе 8НИ 38-340 фирмы "ТШГ (ЧСФР) о никроаиализаторов QX-2000 ррш "ШК SYSTEMS'" (Великобритания). Рентгенографические исследования проводив; на дкфрактометрз иДР0Н-2".

Микротвердость обработанного поверхностного слоя зуоь-ев-пластин из БРС оценивали на удирсмифотЕердомер!: "POL Г/ARMS?" фирм "REICHER" (Австрия)

Оценку • различных характеристик быотрорекуздей стали о № и КПО провели о использованием мэ-года низкочастотной акустической эмиссии по методике, разработанной на кафедре "Резание материалов" МГГУ "СТЛНКИН".

В главе 3 на основе изученгш условий работы и характера изнашивания зубьев червячной фрезы предложена методика моделирования процесса зубо$резерсвания, с использованием которой

были проведены исследования процесса зубофре зерования и изнашивания инструмента из ЕРС с покрытием и КПО.

йзработка методики исследования на моделирующих зубьях-пластиках обусловлена чрезвычайно высокой трудоемкостью и дороговизной проведения исследований по оценке режущих свойств инструмента из ЕРС на реальных дорогостоящих быстрорежущих реальных фрезах.

Анализ условий работы Рй позволил установить, что каждый зуб червячной фрезы, участвующий в работе, имеет свою характерную нагрузку и износ б зависимости от его расположения относительно обрабатываемой заготовки. Обычно наибольший' износ има»т два-четыре зуба в конце первого витка, прорезающего впадину, причем абсолютную величину износа имеет задняя поверхность участка выходной реаущей здромки, прилегающей к уголку.

Исследования, проведенные в главе 3 показали, что наиболее адекватным условием резания при зубофрезероаании червячной фрезой из ЕРС является метод торцового фрезерования одним зубом-пластиной, юда-ирувздим работу наиболее нагруженного зуба инструмента (параметры срезаемого слоя, характер изнашивания). На основании указанного подхода разработана конструкция инструмента для оценки режущих свойств зубьев-пластин с покрытием и КПО, имитирующая условия работы зуба червячной фрезы.

Б главе приведены данные по выявлению влияния условий предварительной обработки моделирующих зубьев-пластин (условие термообработки и заточки) на их реяущие свойства после нанесения нитридотктановых покрытий и КПО, включающей предварительное ионное азотирование (по разработанной методике) и последующее нанесение нитридотитановых покрытий. Методика исследований вюшчала фиксирование содержания остаточного аустенита в приповерхностных слоях ЕРС в зависимости от степени затупления шлифовального круга. При этом блло показано непосредственное влияние количества остаточного аустенита на знак и величину остаточных напряжений (табл. 1). Оценка уровня микротвердости и величин остаточных напряжений показала, что с ростом содержания остаточного аустенита несколько повышается твердость поверхностного слоя и уменьшается величина сжимающих напряжений. Как известно, формирование в поверхностном слое Ш из ЕРС растягивающих напряжений после шлифования приводят к снижению сопротивляемости изнашиванию, особенно, если реализуется адге-

Таблица X, Характеристики качества шлифованной поверхности икогруменга из быстрорежущей стали

йарианзсы шлифования двойства поверхности

параметры шероховатости Аоот| V. % |хГс/ш. МПа

Га-1™

шлиф.круг М 0.260 0,815 1.72 0,527 2,20 1,01 0.335 0,348 (ЬЗЗ? 0,353 -41 -489 ~-82™ -167

юшф.круг Ш |о,пз 2,05 0,701 2 „60 1 0,316 1,35 I 0,44С 0,325 0,449

влкф.круг ИЗ |оД26 ¡0,180 ¡ига. 0,997 1,90 1 0,607 0,6^6 13-2С| еоо 222. 54 ИГ -534 1

шлиф.круг ;,уГ1 1 | ¡10 ,6**3 §0,393 0,823| 0,326| 0,395| 8—9*| 8«

ЯГ—80"-&

Рио.1. Влияние шлифования с различной степенью загупленяя

круга на стойкость .¡нсгруиенга «з БРС пр.". ^реиор-зваи:::» охши 45 с ^"=75 и/п..а, ^«М ии/ьуб.

I - Ро.УЗ; 2 - Ро:«Ь-Т1Л ; 3 - ШЬ-л-аи .

аконнс-усталоотный мехавизм изнашивания.

Сравнение кривых: "изноо-время" (рис. 1) для моделирующих зубгев-шасгин с кокрнжем и КПО о различной характеристикой качгегаа обработанной поверхности показало, что для периода праргботочного изнанквание разницы б теме взнашвшпш для зубьев-пластин с Ш и КПО почти на наблюдается, однако с наступлением пьрмсда нормального изнашквання отмечен рост интенсивности изнашиванш пластан с штрэдотатаковш покрытием.

Б главе представлена результаты исследования ко влиянию ионной бомбардировки ка работоспособность РЙ с КЕО, причем установлено, что инструмент, подвергнутый очистка в газовой плазме аргона как по стойкости, так и ко адгезионной прочности покрытия с иагрнцэй,- значительно превосходит инструмент с счкстхой иенам титана4 традздгаяво применяемой в технологиях КИЗ {табл. 2). Очистка з аргонной газовой плазме позволила устранить недостатки очистка нонами титана (перегрев режущих iqpmü массивных елсжзоярофильных инструментов, повышение де-щехтнозти шщштий ш т.д.) за счет снижения напряжения при очистке (до 400 В при 1000 В в металшчеокой плазме), возможно зти его ¡главного изменения к создания в поверхностных слоях более благопржгошх условий для формирования износостойкого, комплекса. ■

Установлено, что. наиболее важными технологическими параметрами процесса КПО являются: температура 1%Ъ и продолжительность азотирования » а также время осаждения износостойкого поздрытия С8У. Изменение указанных параметров приводит к соответствующее изменению свойств износостойкого комплекса (шкротвердость, адгезия покрытия с матрицей, трещиностойкость и т.д.) (рис. 2). Зависимости, установленные меаду ниш, позволили объяснить характер влияния параметров КПО на работоспособность инструмента.

На основе'данных стойкостных испытаний разработана математическая модель зависимости изнашивания РИ из БРС от условий формирования износостойкого комплекса ¡методом КПО:

Таблица 2. Влияние лонной бомбардировки на стойкость, адгезаонну» и когезионную прочность инструмента с различными вариантами упрочнения

АвД

0,5 №

0,25

О

0,1

й ¡опыта варианта упрочнения 3 Козф. ¡ровыи. ¡зт-тя Ковфе адгез. Ко эф. когаз.

1 (Аг)-7Ш I 2,5 3 0е9

! 2 1 (А») - А - ПИ || 5рЗ 3,5 >1,0

3 (АР) - & ТМ | 5,5 0,75

и | (Ть) - ТсА/ 1 1»Э 5 0,9

|_5 (Т1)- А ТьД/ 205 4,5 0,85

! б | (Т1)-А-Т1М I 2"8 4 0,9

7 1 1,2 I 6 0,65

А - азотирование

1 1 1 р

уС

! ;

420

460

500 540 Т С

Рис.2. Влияние температуры азотирования на износ инструмента из 13 РС с К10 (1) и соотношение (2) при време-

ни осаадения покрнти;': о'-' (V - 75 и/та, \ ~ 0,1 км/зуб, сталь 45)

• где hs - величина износа по задаей поверхности, мм; Тд -температура азотирования, ° С; %л- продолжительность азотяро-вания, мин; - время ссааденш покрытия, ши.

В результате проведенных расчетов установлены оптимальные значения параметров КПО:

О учетом того, что основными факторами, опрзделяздими по-ведеки® зуба червячной фрезы в процессе резания, являются размеру к фора срезаемого слоя, изменение которых оказывает су-щвсгаеяэоз пмште на слецифзау процесса зубофрэзэровашя, иосдздогакс таетсе влияние параметров срезаемого слоя на отой-ноокь РИ. Результата стойкостных исследований представлены на рззс!. 3. При этом установлено, что сяойкооть РИ с КПО более чем в 3 раза ирзэжает стойкость инструмента без покрытия, к о ткрьтаем от 1,7 до 2,2 раза в зависимости от параметров срезаемого слоя. Оплачено, что при малых и средних величинах па-райгтров срезаемого слоя (толадаг 0,07-0,14 ш, деиив& = ~ 25-40 ш) износ протекает з основном по задней поверхности, а црж большой толщине < 0,25 ш) к длине (£ = 55 мл) срезаемого слоя износ протекает такг,а к по передней поверхности, т.е. резко возрастает интенсивность фрикционного источника теши, на участке износа по передней поверхности, что приводит к более интенсивному изнашивания. Анализ результатов исследований поэгоаяет отметить, чго повзавенке работоспособности И1 с КПО связано, главнш образом, с швышекной сопротивляемость» пластическим дефоршцкям режущей части инструмента в области действия высоких температур и шкоямльянх касательных к нормальных напряжений.

Б главе А ь'-зложены результаты исследования характера изнашивания и работоспособности РИ о покрытием и КПО. Показано, что создание на контактна площадках ?А износостойкого коми-

150

100 80

60

40

20 10

N N

\

к «

\

к

ч

Г

0,07 0Д4 0,25 а^г-и

25 40 55

Т,шн

150 100 80 60 40

20

10

1 ^ ¡V.

\

0,1

0,8 X

Рйо.З. Влияние параметров срезаемого слоя яа стойкость зубьев-пластин при фрезеровании стали 45 54 м/кин}

в - Р045г а- Рбмо-ТШ; о- Р6М5-А-ТШ ,

лекса, формируемого в процессе реализации технологии КПО, оказывает значительное влияние на изменение интенсивности к характера изшпиваиия инструмента, что может быть определяющим пр;: вюплуатации дорогостоящих червячных фрез из БРС.

Усшюзлзко заметное снижение интенсивности изнашивания инозрукзшн с МЮ, особенно на этапе нормального изнашивания по сравнению не только с контрольным, но и о инструментом с покрытием. Необходимо отметить, что характер изнашивания для исследованных зубьев-пластин, независимо от изменение режимов резания, является примерно одинаковы}.;, хотя Ш о износостойким кошшашжй имеет некоторые особенности по оравиешш о изнашиванием контрольной плаотикы.' В большинстве случаев изнашивание инструментов с ШЮ происходит о низкой интенсивности) изнаши-ваник в начальном периоде работы инструмента. Но при достижении величины износа порядка 0Д5., .0,20 ш, очага износа локализуется вблизи уголков зуба-пластины, и отмечаетоя эамзтешй рост его интенсивности.

Износостойкий комплекс, получаемый методом КПО, позволил снизить развитие чрезмерного углового износа даже при углублении кратера, образующегося в результате износа, за счет создания" на поверхности оптимального сочетания "поверхностных".и "о&ьежшх" свойств, которое обеспечило высокий уроэгаь сопротивления пластическим деформациям при температурах разупрочнений приповерхностных слоев БРС.

Анаше юкрофотогрофзй контактны??, площадок Rí, подучешшх lia влектронио-окмтруюцем шкроскоке г свидетельствует о болез благолршшшх условиях существования покрытия для инструмента

0 КПО. Отмечено снижение склонности к адгезиоаноцу взаимодействию с обрабатываемым материалом даже в* начальный период катастрофического разрушения эубьев-пластш с КПО, что заметно облегчает струякообразование, и способствует снижении темаера-туры (уменьшение фрикциошшх источников тепла).

Сравнение микрофотографий очагов изнашивания показало, что о увеличением скорооти резания изнашивание контактных поверхностей протекает более устойчиво, без принципиального из-менанкя механизма изнашивания, как для пластин с покрытием, так и для пластин о КПО.

Результаты микрорентгеюспектрольного анализа (прилоаение

1 и 2) показали, что интенсивность и размер площадок схватыва-

ния на различных участках контакта инструментального материала с обрабатываемым неравномерно, и зависит тага® от изменения химического состава поверхности с покрытием и КТО. При отом более благоприятное распределение химических элементов имеет РИ с КПО, что обеспечивает его высокие эксплуатационные показатели (стойкость, адгезионная прочность покрытия о матрицей и т.д.).

С целью изучения влияния параметров процесса резания на стойкость инструмента о КПО, были проведены стойкостные испытания в широком диапазоне изменения режимов резания. Результаты стойкостных исследований представлены на рис. 4. Установлено, что в иоследованной области изменения режимов резания, скорость резания оказывает значительно большее влияние на стойкость инструмента с покрытием и КТО, чем подача. При атом стойкость Ш с КПО з среднем в 1,8-2,0 и более 3 раз повышает соответственно стойкость инструмента с покрытием и без покры- ' тия. Полученные данные свидетельствуют об особой целесообразности применения РИ с КПО ка высоких скоростях резания.

В главе 5 показаны способы повышения эффективности применения инструмента из БРС о КПО при зубофразеровании, позволяющие в наибольшей степени использовать сочетание максимальной поверхностной твердости и достаточной прочности быстрорежущей основы при температурах резания с обеспечением прочного сцепления покрытия с матрицей.

Способы (A.c. Ш 1737926, 1723834 МКИ С23С 14/28), включающие в себя ионное азотирование, импульсную лазерную обработку и осалщение износостойкого покрытия методом КИБ, позволили значительно повысить сопротивляемость упрочняемой Матрицы термопластической деформации, которая приводит к преждевременному разрушению покрытия в процессе эксплуатации РИ из БРС. При этом зоны упрочнения лазерной обработкой подобраны таким образом, чтобы повысить скорость тешгаотвода из зон лазерного воздействия, расположениях по першатру реяущих лезвий, и исключить вторичный отпуск быстрорэяуизЯ стали. Увеличение глубины упрочнения сопровождается nozmsmea твердости поверхностного слоя.

Проведанные яоояэдовашя поэъотш существенно повысить эф^ектиЕнимь инструмента из ЕРС с КПО. Установлена, что стойкость зшетрунзкта, обработанного по методике разработанных

олэрзeis: регйзпл (a; s ¡зодедк (fci) с » РШ5; Р6М5-ХЛ/} 4 « .

способов, возрастает в 1,2-1,5 раза глав-пял образом за очет повышения адгезионной прочности покрытия с матрицей.

В результэ проведения широкой программы исследовании рэ-яущш: свойств зубьев-пластик из БРО о КПО установлено, что критерий затупления инструмента ложен ограничиваться предельной величиной износа задней поверхности в пределах 0,25 мм. Это позволяет увеличить ресурсную стойкость фрез при увеличении числа переточек, что является дополнительным резервом повышения эффективности иопользозаниЕ червячных фрез за счет сокращения их расхода при обработке зубчатых колео.

' По результатам проведенных лабораторных исследований и производственных испытаний разработан технологический процесс КТО червячных фрез из БРС, который рекомендован для внедрения в научно-производственном предприятии "НОВАТЕХ".

ОсЕоввще выводы

1. Разработанное методика и технология формирования износостойких слоев методами комплексной асзерхносткой обработки рабочих поверхностей червячных фрез из быотрбрелсутцей стали позволяют при их применении обеспечить максимальную прочность адгезии между покрытием к матрицей, снизить интенсивность изнашивания инструмента и повысить скорость зубофре зерования на 30-40/?.

2. На основе детального анализа уоловий зубофрезерования инструментом из ЕРС и особенностей изнашивания наиболее нагруженных зубьев фрез, лтжтнрувдих их работоспособность, предложена методика моделирования процесса зубрфрезерования на основе применения однозубюг с)рез и схемы торцового фрезерования, что позволило значительно снизить трудоемкость исследований и разработать технологию получения износостойких комплексов с оптимальными свойствами.

3. Установлено, что по мере затупления шлифовального круга в приповерхностных слоях БРС увеличивается количество остаточного аустенита, это приводит к росту их шероховатости, ухудшению топографии прошлифованных поверхностей, уменьшает величины остаточных напряжений, что является главными причинами снижения адгезионной прочности между покрытием и матрицей,

а также стойкости инструмента о КПО.

4. Исследованиями влияния ионной бомбардировки на работоспособность инструмента с КПО установлено» что инструмент, подвергнутый бомбардировке плазмой аргона, как по адгезионной прочности покрытия с матрщзй, так и по стойкости, превосходит инструмент, подвергнутый бомбардировке плазмой титана, традиционно применяемой з технологии КНБ.

5. Установленные зависимости между параметраш КПО к свойствами износостойкого комплекса, на основе которых разработана математическая модель зависимости изнашивания инструмента с КПО от условий ее формирования, позволяют расчет-кш.1 путем определить оптимальные параметры КПО на инструмент из ЕРС при зубофре зеровании.

6. Установлено, что стойкость инструмента с КПО более чем в 3 раза превышает стойкость инструмента без покрытия, к в 1,7 - 2,2 раза стойкость инструздеита с покрытием, в зависимости от параметров срезаемого слоя, изменение которых определяет характер и интенсивность изнашивания инструмента с КПО.

7. Исследованиями характера изнааившшя инструмента с КПО установлено, что износостойкий кожлгкс, форшруешй !,;етодои КПО, позволяет заметно снизить интенсивность развития углового износа зубьев-пластин за . счет - создания на их рабочих поверхностях оптимального сочетания "поверзагаогных" и "объешхк" свойств

8. Установлено, что в широком диапазоне изменения резаков резания, скорость резания оказывает значительно большее влияние на стойкость инструмента с К1Ю, чем подача. Показана особая целесообразность лрименекня. чер^ .¡5ых фрез из ЕРС о КПО па Высоких скоростях резания.

9. Разработанные способы повышения эффективности применения инструмента с КПО, вк^щчающйе в оейя ионное азотирование, импульсную лазерную обработку, и осавдзние износостойкого покрыта методом КИБ,. повышают стойкость инструмента в 1,2 - 1,5 раза о одновременным повышением адгезионной прочности покрытия о матрице...

10. По результатам проведешшх лабораторных исследований а производственных испытаний разработан технологический процесс КПС червячных фрез из ЕРС, который рекомендован для внедрит на и НЛП "НОВЛТЕХ".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах :

1. Григорьев G.H., Сейткулов А.Р. Разработка упрочняющей технологий инструмента из быстрорежущей стали. Сб.: "Актуальные проблемы современной науки - 89". Москва, 1989, с. 10-11.

2. Григорьев С.К., Сейткулов А.Р., Пксьмекюк С.П. Повышение работоспособности режущего инструмента путем совершенствования упрочняющей технологии. Сб.: "Пути повышения эффективности использования оборудования с ЧПУ". Тезисы докладов.-Оренбург, 1989, о,. 47-48.

3. Верещака A.C., Григорьев С.Н., Сейткулов А.Р., Оганян Г.В., Каюков C.B., Ересько C.B. Разработка комбинированной обработки режущего инструмента с целью повышения его работоспособности. Сб.: "Пути повышения стойкости и надежности режущих и штамповых инструментов". Тезисы докладов,- Николаев, 1990, с. 41-42.

4. Григорьев С.Н., Саблев Л.П., Сейткулов А.Р. Исследование влияния ионной очистки подложки на работоспособность инструмента с покрытием. Сб.: "Современные методы наплавки, упрочняющие защитные покрытия и используемые материалы". Тезисы докладов.- Харьков, 1990, с. 150.

5. Верещака A.C., Сейткулов А.Р. Влияние ионной очистки матрицы на стойкость инструмента с покрытием. Сб. Волгоградского политехнического института.- Волгоград, 1991.

S. Способ обработки изделий из сплавов: А.о. N 1723834 МКИ С23С 14/28, 01.12.1991, кепубл. (Григорьев С.Н., Верещака A.C., Огакян Г.В., Сейткулов А.Р. и др.).

7. Способ формирования износостойкого покрытия на подложках из стали и сплавов: A.c. H 1737926 МКИ С23С 14/28, 01.02.92, непубл. (Григорьев С.Н., Верещака A.C., Сейткулов А.Р. и др.).