автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Повышение работоспособности токарных резьбовых резцов путем разработки и применения многослойных износостойких покрытий

005047327

На правах рукописи

САГИТОВ ДАМИР ИЛЬДАРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТОКАРНЫХ РЕЗЬБОВЫХ РЕЗЦОВ ПУТЕМ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ

Специальность 05.02.07 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 7 СЕН 2012

Ульяновск - 2012

005047327

Рабата выполнена на кафедре «Металлорежущие станки и инструменты» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновский государственный технический университет»

Научный руководитель: ТАБАКОВ ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет», заведующий кафедрой «Металлорежущие станки и инструменты»

Официальные оппоненты: СУЛТАН-ЗАДЕ НАЗИМ

МУЗАФАРОВИЧ

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный индустриальный университет», профессор кафедры «Технология и металлорежущие системы автомобилестроения»

МАЛЫШЕВ ВЛАДИМИР ИЛЬИЧ

кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет», заведующий кафедрой «Оборудование и технологии машиностроительного производства»

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», г. Саратов.

Защита диссертации состоится 26 октября 2012 г. в 14:30 на заседании диссертационного совета ДМ212.277.03 в первом корпусе ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет» по адресу: г. Ульяновск, ул. Энгельса, 3 (почтовый адрес: 432700, ГСП, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32).

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет».

Автореферат размещен на сайте ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет» www.ulstu.ru

Автореферат разослан « »_сентября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

Н.И. Веткасов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Нанесение износостойких покрытий методом конденсации вещества в вакууме с ионной бомбардировкой (КИБ) позволяет существенно повысить работоспособность режущего инструмента (РИ). Наибольшее применение в настоящее время находят износостойкие покрытия (ИП) на основе нитрида титана, в том числе многослойные покрытия (МП). Несмотря на определенные успехи, достигнутые в области разработки ИП, остаются нерешенными вопросы, связанные с влиянием покрытий на работоспособность РИ, работающего в условиях стесненного резания, в частности на операциях нарезания резьбы. Не раскрыто влияние ИП на контактные процессы, тепловое и напряженное состояние режущего клина и интенсивность изнашивания токарных резьбовых резцов. Не разработана методика оценки теплового состояния РИ, учитывающая особенности стесненных условий резьбонарезания. Отсутствуют рекомендации по архитектуре и конструированию МП для РИ: составу, толщинам слоев и их взаимному расположению, общей толщине многослойного покрытия.

В связи с этим тема диссертационной работы, посвященной дальнейшему повышению работоспособности РИ, работающего в условиях стесненного резания, путем совершенствования ИП является актуальной.

Автор защищает:

1. Результаты теоретико-экспериментальных исследований токарных резьбовых резцов с различными покрытиями на операциях нарезания резьбы, в частности методику расчета тепловых полей в режущем клине РИ, закономерности влияния состава ИП на контактные процессы, тепловое и напряженное состояние режущего клина токарных резьбовых резцов.

2. Результаты экспериментальных исследований влияния конструкции МП на их структурные параметры, механические свойства и интенсивность изнашивания РИ.

3. Технологические режимы нанесения МП на токарные резцы.

4. Результаты экспериментальных исследований работоспособности РИ с разработанными МП при нарезании резьбы на заготовках из углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей и результаты опытно-промышленных испытаний.

Цель работы:

Повышение работоспособности токарных резьбовых резцов, работающих в условиях стеснённого резания, путем разработки и применения многослойных износостойких покрытий.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: 1) Выявлена доля деформационно-силовой нагрузки, вызванной стесненностью процесса нарезания резьбы резцами без покрытия и с покрытиями различного состава. 2) Разработана методика расчета тепловых полей в режущем клине токарного резьбового резца. 3) Установлено влияние состава покрытий на контактные характеристики, тепловое и напряженное состояние токарного резьбового резца. 4) На основе результатов анализа теплового и напряженного со-

стояния режущего клина инструмента и интенсивности его изнашивания выявлены требования, предъявляемые к покрытиям, и предложены архитектуры МП для токарных резьбовых резцов. 5) На основе выявленных взаимосвязей структурных параметров, механических свойств и интенсивности износа режущего инструмента разработаны конструкции МП. 6) Разработаны технологические режимы нанесения МП. 7) Экспериментально показана повышенная работоспособность инструмента с разработанными МП. 8) Оценена эффективность режущего инструмента с разработанными МП в условиях действующего производства.

Научная новизна:

1. Предложена методика расчета температурных полей в режущем клине токарного резьбового резца, учитывающая закономерности распределения деформационно-силовой нагрузки на контактной площадке передней поверхности инструмента, вызванной «стесненностью» процесса резания, выявлены закономерности влияния ИП на деформацию стружки, контактные процессы, тепловое и напряженное состояние режущего клина и интенсивность изнашивания токарного резьбового резца при различных схемах нарезания резьбы.

2. Установлено влияние архитектуры МП на их структурные параметры, механические свойства, предложены эмпирические зависимости этих факторов и интенсивности изнашивания токарного резьбового резца от общей толщины и толщины верхнего слоя МП, а также периода стойкости токарных резьбовых резцов при различных режимах резания.

3. Разработаны на уровне изобретений способы получения МП для токарных резьбовых резцов.

Практическая ценность и реализация работы:

1. Разработаны рекомендации по составу МП, соотношению толщин слоев и общей толщины покрытия, обеспечивающие высокую работоспособность токарных резьбовых резцов.

2. Разработаны технологические параметры процесса нанесения МП: компоновочные схемы, время осаждения слоев, опорное напряжение, ток дуги, ток фокусирующих катушек.

Опытно-промышленные испытания, выполненные в производственных условиях завода «Гидроаппарат» (г. Ульяновск), подтвердили высокую работоспособность РИ с разработанными МП. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный курс и лабораторный практикум подготовки магистрантов, обучающихся по направлению 151900.68 — «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-технических конференциях (НТК) УлГТУ в 2008, 2009, 2010, 2011 годах; студенческой НТК «Студент — науке будущего», г. Ульяновск, УлГТУ, 2008 г.; НТК УлГТУ «Вузовская наука в современных условиях», г. Ульяновск, УлГТУ, 2009 г., седьмой международной конференции «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов», г.Ульяновск; УлГУ, 2009г., 11-й международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и уп-

рочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня», г. Санкт-Петербург., 2009 г.; IX Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века», г. Пенза, 2011г.; международной молодежной научной школы-семинара «Физические основы высокоскоростной обработки и технологическое обеспечение компьютерных технологий в машиностроении», г. Ульяновск, УлГТУ, 2011 г.; III международной НТК «Теплофизические технологические аспекты повышения эффективности машиностроительного производства» (Рез-никовские чтения), г. Тольятти, ТГУ, 2011 г.; на научно-техническом семинаре кафедр «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты» УлГТУ в 2011 г.; на заседании научно-технического совета машиностроительного факультета УлГТУ в 2012 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 2 статьи в изданиях из перечня ВАК, получено 5 патентов на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (175 наименований) и приложений (10 страниц), включает 196 страниц машинописного текста, 75 рисунков и 33 таблицы.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, её практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен анализ методов и особенностей нарезания резьбы, методов повышения работоспособности токарных резьбовых резцов и состояния проблемы повышения работоспособности РИ путем нанесения ИП. Рассмотрены особенности работы токарных резьбовых резцов, работающих в стесненных условиях резания. Приведен анализ методов повышения работоспособности РИ. Показано, что наиболее эффективными являются методы физического осаждения покрытий (ФОП), в частности метод КИБ. Рассмотрены механизмы формирования свойств ИП, полученных методами ФОП. Приведены методы совершенствования ИП, в том числе многослойных. Показано, что основной причиной потери работоспособности РИ с ИП является его разрушение в результате образования в нем трещин, являющихся следствием влияния теплосиловых нагрузок и адгезионно-усталостных процессов. Отмечены нерешенные вопросы, связанные с отсутствием данных о влиянии ИП на контактные процессы, тепловое и напряженное состояние режущего клина РИ токарных резьбовых резцов, методики оценки распределения температурных полей в режущем клине инструмента. В заключение сформулированы цель и задачи работы, приведенные выше.

Во второй главе представлена общая методика проведения экспериментальных исследований структурных параметров, механических свойств покрытий и работоспособности РИ. В исследованиях использовали многогранные не-перетачиваемые твердосплавные резьбовые пластины полного профиля

CoroThread™ R.166 фирмы «Sandvik Coromant» (Швеция) из сплава HI ЗА и пластины формы DNMA из сплава НТИО фирмы «Mitsubishi Carbide» (Япония). Как образцы-свидетели при исследовании структурных параметров и механических свойств использовали пластины формы SNGN из сплава МС146 ЗАО «Твердосплавная компания» (Россия). Обрабатывали заготовки из легированных конструкционных сталей 38ХГН и ЗОХГСА (ГОСТ 4543) и нержавеющей стали аустенитного класса 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632).

Износостойкие ионно-плазменные покрытия наносили на установке «Булат — 6». Использовали составные катоды с титановым корпусом из ВТ1-0 и вставками из хрома и циркония, а также интерметаллидные катоды из сплава титана и алюминия. Структурные параметры ИП исследовали методами рентгеновской дифрактометрии на установке ДРОН-ЗМ с использованием фильтрованного СиКа — излучения в режиме пошаговой съемки. Микротвердость Нн ИП оценивали по восстановленному отпечатку с использованием пирамиды Кнуппа на микротвердомере MITUTOYO NH-125 (Япония). Коэффициент интенсивности напряжений К/с и модуль Юнга Е оценивали методом вдавливания алмазного конического индентора (пирамида Виккерса) с использованием твердомера ТК-2М при нагрузке 1000 Н. Прочность сцепления ИП с инструментальной основой оценивали методом вдавливания алмазного конического индентора Роквелла с использованием твердомера ТК-2М.

Испытания РИ с ИП проводили при нарезании резьбы на токарно-винторезном станке 16К20, оснащенном приводом бесступенчатого регулирования частоты вращения шпинделя. Использовали резьбовые державки с механическим креплением режущих пластин из сплава HI ЗА (у = 0°, а = 7°, 8 = 60°, г = 0,2 мм) и из сплава НТИ0 (у = 0°, а = 7°, е = 55°, г = 0,2 мм). Резьбовые пластины испытывали без применения СОЖ. При выявлении рациональных конструкций МП работоспособность РИ оценивали по интенсивности износа, а при стойкостных исследованиях — по его периоду стойкости путем измерения фаски износа по задней поверхности на микроскопе МИМ-2.

Для экспериментальной оценки теплового состояния режущего клина токарных резьбовых резцов (полей распределения температуры на контактных площадках) использовали специальные термоиндикаторные краски «Tempilstik» (США) с различными температурными порогами перехода: 253 °С, 302 °С, 399 °Си 510 °С.

Планирование эксперимента и построение регрессионных моделей при определении рациональной конструкции МП проводили с использованием ро-татабельного планирования второго порядка.

В третьей главе представлены результаты теоретико-экспериментальных исследований структурных и механических свойств ИП, влияния ИП на контактные процессы, тепловое и напряженное состояние режущего клина РИ и интенсивность его износа. Исследовали структурные параметры и механические свойства однослойных ИП, тепловое и напряженное состояние РИ с этими покрытиями различных составов. По результатам исследования сформированы требования, предъявляемые к ИП на операциях нарезания

резьбы, принцип формирования многослойных покрытий и предложены архитектуры многослойных покрытий.

В качестве исследуемых ИП были выбраны Ш, ПСпМ, ПСгАШ и ПСг7гЫ (табл. 1.).

1. Структурные параметры и механические свойства ИП

Покрытие Период кристаллической решетки а, нм Полуширина рентгеновской линии Рш, град Остаточные напряжения ао, МПа Коэффициент отслоения К0 Микротвердость П^ МПа Коэффициент интенсивности напряжений К/с Модуль Юнга Е, МПа

Ш 0,4235 0,5 775 1,1 26,4 3,70 287

ПСгЫ 0,4215 0,6 1391 1,2 29,5 3,80 334

ПСгЛШ 0,4224 0,62 1394 1,25 30,1 4,05 348

ПСг'/гМ 0,4279 0,63 1422 1,25 33,5 4,10 354

Нарезание резьбы по профильной схеме резания является самым распространенным способом нарезания резьбы резцами с твердосплавными резьбонарезными пластинами. Принципиальной особенностью этого способа является сход стружки от двух режущий кромок, одновременно участвующих в процессе резания. Для оценки доли деформационно-силовой нагрузки, вызванной «стесненностью» процесса нарезания резьбы, использовали специальную заготовку, позволяющую исключить из процесса резания вершину резца, где происходит «наложение» стружки от двух режущих кромок. Это позволяет нарезать резьбу левой и правой режущими кромками. Контактные характеристики процесса резания, полученные при такой схеме (свободное резание), сравнивали с соответствующими характеристиками обычной профильной схемы, и различие между ними определяло долю деформационной и силовой нагрузок, приходящуюся на «стесненность» процесса резания.

Исследованиями установлено, что нанесение покрытий уменьшает долю деформационной и силовой нагрузок, обусловленных стесненностью процесса резания. Наибольшее снижение присуще трехэлементным покрытиям. Выявлено, что влияние покрытий на составляющие силы резания и коэффициент укорочения стружки К,. больше при свободном резании (табл. 2). Наличие же стесненных условий резания снижает влияние покрытий на указанные параметры.

Проведенные исследования позволили выявить долю деформационной и силовой нагрузки на режущий клин резьбового резца, вызванных «стесненностью» процесса резания для резцов без покрытия и с различными покрытиями. С этой целью исследовали распределение микротвердости стружки вдоль её ширины. Установлено, что по толщине стружки микротвердость остается практически постоянной и увеличивается по ширине в направлении вершины резьбового резца (рис. 1).

2. Влияние износостойких покрытий на составляющие силы резания при нарезании резьбы

по профильной схеме резания

Покрытие Л, н Ру, Н н С^ мм

Без покрытия 4330/5090 1670/2000 810/940 1,2 1,44/1,95

Ш 3400/4440 1300/1680 670/750 0,67 1,26/1,68

ТЮгЫ 3640/4460 1390/1700 670/790 0,7 1,32/1,71

псглт 3640/4470 1400/1720 690/860 0,73 1,39/1,8

псгггы 3660/4480 1390/1730 710/840 0,75 1,41/1,86

Примечание. В числителе — значения для схемы, исключающей из процесса резания вершину резьбового резца (свободное резание), в знаменателе - для профильной схемы нарезания резьбы

При этом большая величина микротвердости и интенсивность её роста по направлению к вершине резца характерны для профильной схемы резания. Установлено, что микротвердость стружки при нарезании резьбы по этой схеме больше по сравнению с генераторной на Ю...30% в зависимости от ширины стружки, что свидетельствует о более тяжелых условиях стружкообразования. Нанесение износостойких покрытий приводит к уменьшению микротвердости стружки Нр что свидетельствует о меньшей степени её деформации вследствие меньшей силовой нагрузки на режущий клин. При профильной схеме нарезания резьбы меньшее снижение микротвердости при нанесении покрытий наблюдается у вершины резца, а наибольшее - на противоположной стороне стружки.

Полученные результаты говорят о том, что в наиболее стесненных участках зоны стружкообразования покрытие в меньшей степени влияет на процесс деформации стружки. По мере удаления от вершины влияние покрытий возрастает. При генераторной схеме резания влияние покрытий на микро----£ -г—,--------- ------^----л л л 114/ ЪШ <-иД1^>1111<>< <_/£>

при нарезании резьбы на заготовке из стали 38ХГН по профильной твердость по всей

(сплошная линия) и генераторной (штриховая линия) схемам: ширине стружки

1 - Без покрытия; 2 - ПЫ; 3 - Г/СпУ; 4 - ПСгАШ\ 5 - Т1Сг2гЫ\ примерно одина-

Скорость резания У= 120 м/мин, шаг резьбы Р = 3 мм ковое. Коэффици-

енты регрессии распределения микротвердости стружки по её ширине Ъс для различных схем резания представлены в табл. 3 и 4.

3. Коэффициенты регрессии распределения микротвердости стружки //„ по её ширине Ъс при нарезании резьбы по профильной схеме резания

Покрытие Коэффициенты регрессии зависимости Н„=а-Ь; Величина достоверности аппроксимации И2

а к

Без покрытия 301 0,12 0,85

7;.\г 259 0,15 0,86

77СУЛ' 225 0,19 0,90

ПСгАШ 218 0,18 0,91

'ПСг'/.гЫ 214 0,17 0,90

4. Коэффициенты регрессии распределения микротвердости стружки II,, по её ширине Ъс при нарезании резьбы по генераторной схеме резания

Покрытие Коэффициенты регрессии н„ ~а'Ьс +с Величина достоверности аппроксимации Я2

а с

Без покрытия 3,71 270 0,98

Т1Ы 3,74 247 0,98

Т1СгЫ 3,77 234 0,99

ЪСгЛШ 3,71 224 0,98

ТНУ/гК 3,66 219 0,98

Для расчета температурных полей в режущем клине резьбового резца разработана методика, учитывающая распределение деформационно-силовых нагрузок на контактных площадках, вызванных «стесненностью» процесса резания. Для этого в пакете прикладных программ Л/У5К5 была создана трехмерная модель режущего клина инструмента, на контактные площадки которой прикладывали интенсивности тепловых потоков. Эти интенсивности по длине режущих кромок прикладывали с учетом полученных регрессионных законов распределения микротвердости стружки (см. табл. 3, 4), учитывая, что повышение микротвердости свидетельствует об увеличении пластической деформации и соответственно сил резания и теплоты, образующейся при резании.

Нанесение покрытий позволяет снизить температуру на контактных площадках и в режущем клине резьбового резца (рис. 2). Наибольшее снижение температуры наблюдается при нарезании резьбы резцом с покрытием ЛЫ, при этом изотермы температуры из-за уменьшения длины контакта стружки с передней поверхностью резца смещаются в сторону задней поверхности. Применение многоэлементных покрытий приводит к меньшему снижению максимальной температуры, но большая длина контакта стружки для резцов с данными покрытиями по сравнению с покрытием 77Л' способствует смещению изотерм температуры в направлении от режущей кромки и задней поверхности,

тем самым снижая тепловую напряженность режущего клина. Режущая кромка при нарезании резьбы по генераторной схеме находится в более благоприятных тепловых условиях по сравнению с профильной схемой резания. Нанесение покрытия Ш снижает температуру на режущей кромке в 1,15-1,34 раза в зависимости от расстояния рассматриваемой точки на режущей кромке до вершины инструмента. Для резцов с однослойными многоэлементными покрытиями ПСгЫ и Т1Сг2г¥1 характерно небольшое повышение температуры.

0,15 мм

900 950 1000 700 600

а)

б)

500

700

Рис. 2. Влияние покрытий на распределение температурных полей (°С) на контактных площадках (а) и в главной секущей плоскости (б) резьбового резца без покрытия (сплошная линия), с покрытием Ш («длинный» пунктир) и с покрытием TiC.r7.rN («короткий» пунктир)

Оценка теплового баланса процесса нарезания резьбы резцами показала, что при нарезании резьбы независимо от схемы резания происходит перераспределение количества теплоты, выделяющейся в зоне резания, между инструментом, стружкой и заготовкой. Уменьшение коэффициента укорочения стружки К,, и полной длины контакта стружки Сг при нанесении покрытий приводит к увеличению скорости перемещения стружки относительно режущего инструмента и уменьшению площади контакта. В результате доля теплоты, уходящей в стружку, увеличивается, а в инструмент и заготовку - уменьшается. Большая площадь контакта стружки с передней поверхности резца и меньшая скорость перемещения стружки по передней поверхности вследствие большего коэффициента укорочения стружки при профильной схеме резания способствуют большему поступлению теплоты в инструмент по сравнению с генераторной схемой.

Для экспериментальной проверки полученных данных по тепловому состоянию инструмента с различными покрытиями были проведены исследования по определению температурных полей на контактных площадках резьбовых резцов с помощью термоиндикаторных красок «ТетрПэик» (США). Сравнение расчетных значений температур и полученных экспериментально пока-

зало их хорошее совпадение (рис. 3). Наибольшее расхождение между расчетными и экспериментальными значениями не превысило 15...30 %.

Установлено, что более высокие силовые нагрузки, характерные для профильной схемы резания, вызывают и более высокие напряжения ах по сравнению с генераторной схемой. При переходе от профильной схемы нарезания резьбы к генераторной схеме напряжения ах в режущем клине уменьшаются на 16...17 % (рис. 4). Независимо от схемы нарезания резьбы уменьшение сил резания при использовании покрытия 7/7У ведет к снижению напряжений в режущем клине инструмента, а снижение длины контакта Су сдвигает изобары напряжений к режущей кромке. Нанесение покрытий ЛСгИ и ЛСг2гЫ по сравнению с покрытием Т1М способствует уменьшению напряжений ох и смещению изобар напряжений в сторону от задней поверхности и режущих кромок инструмента.

0,15 >

500 400 300 200

500 400 300 200

510

500 400300 200

а)

б)

в)

Рис. 3. Распределение температуры (С0) в режущем клине резьбового резца: а - без покрытия; б - ТгЫ\ в - TiCrZrN

Применение покрытий ТгИ, независимо от схемы нарезания резьбы, снижает эквивалентные напряжения оЭ1СВ в 1,86 раза у вершины инструмента и в 1,56 раза на середине длины контакта по сравнению с инструментом без покрытия. Повышение длины контакта Су по сравнению с покрытием TiN при нанесении многоэлементных покрытий ЛСгЫ и Т1Сг7.гЫ способствует еще большему снижению эквивалентных напряжений - в 2,1 и 2,3 раза соответственно.

Сжимающие нормальные напряжения, действующие в покрытиях в процессе резания, выше при нарезании резьбы по профильной схеме резания. Независимо от схемы нарезания резьбы наименьшая величина данных напряжений характерна для покрытия 7Ж В многоэлементных покрытиях ЛСгЫ и ЛСг1гк они выше в 2,5 и 2,8 раза соответственно. Высокий уровень сжимающих напряжений, действующих в многоэлементных покрытиях, способствует торможению процессов образования и развития трещин в материале покрытия и его разрушению по сравнению с покрытием Т1И.

Интенсивность изнашивания токарных резьбовых резцов при нарезании резьбы по профильной схеме резания выше на 30 % по сравнению с генераторной схемой резания для резца без покрытия, а минимальную интенсивность изнашивания резьбовых резцов обеспечивает многоэлементное покрытие ПСгХгТЯ.

0,1 мм

-1100 -1000

/Г^ \

950 _8оо -850

а)

б)

Рис. 4. Распределение напряжений стх (МПа) в режущем клине резьбового резца без покрытия (сплошная линия), с покрытием TiN («длинный» пунктир) и с покрытием TiC.r7.rN («короткий» пунктир) при нарезании резьбы по профильной (а) и генераторной (б) схемам резания

На основе анализа полученных результатов по контактным процессам, тепловому и напряженному состоянию режущего клина токарных резьбовых резцов с различными покрытиями и интенсивности их изнашивания были сформулированы требования, предъявляемые к покрытиям, и предложен принцип формирования и архитектуры МП.

В четвертой главе представлены данные по технологии нанесения МП, результаты исследований влияния конструкции МП на структурные параметры, механические свойства и интенсивность износа РИ. Исследовали двухслойные покрытия ПСгЫ-ИСгАШ и ПСгЫ-ПСг'ЛгЫ. Толщиной верхнего слоя МП 77СгЛг-ЛСгХгЫ варьировали в пределах 2 — 4 мкм, общей толщиной — от 5 до 7 мкм.

Установлено, что толщина верхнего слоя Т1СЛГгМ и общая толщина МП практически не влияют на период кристаллической решетки. Полуширина рентгеновской линии р,п также не зависит от толщины верхнего слоя МП, но увеличивается с повышением общей его толщины. Изменение параметра текстуры носит экстремальный характер. Существенное влияние конструкция МП оказывает на уровень остаточных напряжений Оо в покрытии: увеличение толщины верхнего слоя МП ведет к росту остаточных напряжений, а рост общей толщины МП их снижает.

Установлено, что МП по сравнению с однослойными покрытиями имеют более высокую микротвердость Н^ модуль Юнга Е, коэффициент интенсивности напряжений К!С и более высокую прочность сцепления с инструментальной

основой (табл. 4, рис. 5) Увеличение общей толщины МП в меньшей степени повышает микротвердость. Наибольшее влияние на изменение микротвердости МП оказывает увеличение толщины верхнего слоя, с ростом которой микротвердость повышается.

4. Механические свойства многослойных покрытий

Покрытие Слой покрытия Хим. состав покрытия, % Коэффициент отслоения К Микротвердость Hp МПа Коэффициент интенсивности напряжении К,с Модуль Юнга Е, МПа

77 Cr Al Zr

TiCrAlN-TiCrN TiCrAIN 78 16 6 _ 0,12 36,5 4,6 410

TiCrN 77 23 - -

TiCrZrN-TiCrN TiCrZrN 84,5 16 - 0,5 0,12 37,5 4,9 417

TiCrN 77 23 - -

Прочность сцепления МП с инструментальной основой повышается с уменьшением толщины нижнего слоя 7гОЛ'. Увеличение общей толщины МП ведет к снижению прочности сцепления.

Модуль Юнга Е и коэффициент интенсивности напряжений К/с, как и микротвердость Нм МП, определяются составом и свойствами верхнего слоя покрытия. Увеличение толщины этого слоя ведёт к повышению модуля Юнга Е и коэффициента интенсивности напряжений К,с, что свидетельствует о повышении прочности и сопротивляемости хрупкому разрушению материала покрытия.

450

МПа

400

375

К,

МПа

Н„ 30

50 г 0,4 0,3 К„ 0,2 0,1

20

4 v

"3

1

2

1,5 2 2,5 3 3,5 мкм 4,5

h TiCrZrN

Рис. 5. Влияние толщины верхнего слоя TiCrZrN покрытия на микротвердость H/i (1),

коэффициент отслоения К„ (2), модуль Юнга Е (3) и коэффициент интенсивности напряжений К к: (4) многослойного покрытия TiCrN - TiCrZrN общей толщиной 6 мкм

Регрессионные зависимости структурных параметров и механических свойств МП Т1СгМ-ЛСг2гМ от толщины верхнего слоя и общей толщины покрытия представлены в табл. 5 (X/ и Х2- соответственно толщина верхнего слоя и общая толщина МП).

Определена оптимальная конструкция МП, обеспечивающая минимальную интенсивность изнашивания резьбовых резцов: общая толщина 7 мкм и толщина верхнего слоя - 50...65 % от общей толщины МП (рис. 8).

На основании полученных рекомендаций по рациональным конструкциям МП разработаны компоновочные схемы и технологические режимы их нанесения.

5. Коэффициенты регрессии зависимостей структурных параметров, механических свойств и интенсивности изнашивания токарного резьбового резца с МП ПСгМ-ПСг'/пЧ от толщины верхнего слоя и общей толщины покрытия

Параметры Коэффициенты регрессии У, = an +- arxi + а2-х2 + a3-xi2 + а4х/ + а^-хгх?

а0 ai аг аз а4 а5

Период кристаллической решетки я, нм 0,435 0 0 2,768 0 0

Полуширина рентгеновской линии рш, град 3,42 0 3,215 0 3,495 0

Остаточные напряжения ой, МПа -3,25-103 3,827 2,698 -8,98 - 3,492 0

Параметр текстуры -894,1 3,75 3,782 -5,814 -3,987 0

Микротвердость Н)к МПа -4,8 5,894 9,516 2,673 - 6,592 -6,481

Коэффициент отслоения К„ 0,08 -5,215-•10® 4,134-Ш9 1,597-Ю10 5,325-Ю9 - 1,383-•Ю10

Модуль Юнга Е, МПа 381 - 11,129 6,584 3,742 -11,225 19,442

Коэффициент интенсивности напряжений К/с, МПа мй - 10,6 19,816 26,724 -18,708 -23,697 -6,481

Интенсивность изнашивания ./, мм/м 11,12 -2,554 0 10,813 2,406 -6,838

В пятой главе представлены результаты исследования работоспособности РИ с разработанными МП. Приведены результаты опытно-промышленных испытаний и технико-экономическое обоснование эффективности РИ с разработанными МП. Установлено, что при нарезании резьбы на заготовках из стали 38ХГН (рис. 6) применение МП повышает период стойкости резьбовых резцов в 2,4 - 4,6 раза по сравнению с резьбовым резцом без покрытия и в 2,5 - 3,0 раза- с покрытием 7Ж При нарезании резьбы на заготовках из стали 12Х18Н10Т (рис. 7) эффективность МП ниже.

60 мин

30

25

20

15 10

4

3

2

1

120

130 _м_ 140

мин

а)

б)

Рис. 6. Зависимость периода стойкости режущего инструмента Гот скорости резания V(а) и шага нарезаемой резьбы Р (б) при обработке заготовок из стали 38ХГН: 1 - HI ЗА-, 2 - TIN; 3 - TiCrN-TiCrAIN; 4 - TiCrN-TiCrZrN 20

Т 10

4 У

3

1

Т 10

100

110 120 МН11

0,5 0,75 мм 1,0 р---

а) б)

Рис. 7. Зависимость периода стойкости режущего инструмента Т от скорости резания V (а) и шага нарезаемой резьбы Р (б) при обработке заготовок из стали 12Х18Н10Т: 1 - Н13А-, 2 - Ш; 3 - ПСМ-ПСгАШ; 4 - ПСгЫ-'ПСгАгК

Период стойкости резьбовых резцов с МП в 1,8 — 2,0 раза превышает период стойкости резьбовых резцов без покрытия и в 1,3 — 1,5 раза по сравнению с резцами с покрытием ПЫ. На основании экспериментальных исследований получены эмпирические зависимости периода стойкости токарных резьбовых резцов без покрытия и с разработанными МП (табл. 6).

Опытно-промышленные испытания, проведенные в производственных условиях завода «Гидроаппарат» (г. Ульяновск), показали повышение периода стойкости токарных резьбовых резцов в 1,67 - 1,74 раза по сравнению с резьбовыми резцами с покрытием TiN и в 3,5 - 4,0 раза - без покрытия (в зависимости от обрабатываемого материала).

6. Математические модели периода стойкости режущего инструмента

Инструментальный материал Обрабатываемый материал

38ХГН 12Х18Н10Т

Н13А 0,88 -106 2,18-Ю6 V. р'"

HI ЗА+TiCrN- TiCrAIN _ 10,70-10'° у4-53. р0-'3 26,2-Ю6 yl.n .ро.52

HI ЗА + TiCrN- TiC.rZrN 8,13-10'° ~~ у 4,40 ^ р0,94 0,30-106 - у2-ц .р0 2'

3. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В результате выполненных исследований получены следующие научные выводы и практические результаты:

1. Выявлены особенности процесса деформации стружки при профильной и генераторной схемам нарезания резьбы и определена доля деформационной и силовой нагрузок, приходящейся на «стесненность» процесса резания.

2. Установлены закономерности влияния покрытий различного состава на процесс деформации стружки, контактные характеристики, тепловое и напряженное состояние режущего клина и интенсивность изнашивания токарных резьбовых резцов при профильной и генераторной схемах резания. Установлено, что наиболее благоприятные контактные характеристики, тепловое и напряженное состояние режущего клина инструмента независимо от схемы нарезания резьбы обеспечивают трехэлементные нитридные покрытия.

3. Разработана методика расчета тепловых полей в режущем клине резьбовых токарных резцов, учитывающая закономерности распределения деформационно-силовой нагрузки на контактных площадках резца, вызванные «стесненностью» процесса нарезания резьбы. Адекватность методики подтверждена экспериментальными исследованиями.

4. На основе анализа контактных характеристик процесса резания, теплового и напряженного состояния режущего клина инструмента и интенсивности его изнашивания сформулированы требования к износостойким покрытиям для токарных резьбовых резцов, уточнен принцип формирования МП для РИ, работающих при непрерывном точении, применительно к стесненным условиям резания. Предложены архитектуры МП для токарных резьбовых резцов.

5. Выявлены закономерности влияния конструкции МП на их структурные параметры, механические свойства и интенсивность изнашивания режущего инструмента. Наибольшее влияние конструкция МП оказывает на остаточные напряжения, которые возрастают с ростом толщины верхнего слоя и уменьшаются с увеличением общей толщины МП. Механические свойства МП (микротвердость, модуль Юнга, коэффициент интенсивности напряжений) возрастают с увеличением толщины верхнего слоя МП. Микротвердость МП выше микротвердости покрытия Ш в 1,38 - 1,42 раза, покрытия ПСгН - в 1,25 - 1,3 раза и покрытия Т1Сг2г}ч - в 1,1 - 1,12 раза в зависимости от их конструкции. Модуль Юнга Е МП по сравнению с однослойными покрытиями больше в 1,16 - 1,43 раза, а коэффициент интенсивности напряжений К1С - на 12...32%. Прочность сцепление МП с инструментальной основой возрастает с уменьшением толщины нижнего слоя и снижается с ростом общей толщины МП. Наибольшая величина прочности сцепления имеет место при толщине нижнего слоя равной 1,5 - 3,5 мкм, в зависимости от общей толщины МП.

6. Разработаны рациональные конструкции МП, обеспечивающие уменьшение интенсивности изнашивания токарных резьбовых резцов. С учетом полученных рекомендаций по составу, механическим свойствам, толщинам слоев и общей толщине МП разработаны технологические режимы их нанесения.

7. Применение разработанных МП по сравнению с токарными резьбовыми резцами с покрытием TIN повышает период стойкости РИ в 1,4 - 1,5 раза при нарезании резьбы на заготовках из стали 38ХГН и в 1,3 - 1,5 раза - из стали 12Х18Н10Т, а по сравнению с резцами без покрытия - в 2,4 - 4,6 раза и в 1,8-2 раза соответственно, в зависимости от конструкции МП, обрабатываемого материала и режима обработки.

8. Опытно-промышленными испытаниями, проведенными в производственных условиях завода «Гидроаппарат» (г Ульяновск), подтверждена высокая эффективность разработанных МП. Период стойкости резьбовых резцов с МП по сравнению с резцами без покрытия больше в 3,5 - 4 раза, а по сравнению с резцами с покрытием TiN - в 1,67 - 1,74 раза в зависимости от конструкции покрытия, режима резания и материала обрабатываемой заготовки. Результаты работы внедрены в учебный процесс подготовки магистрантов по направлению 151900.68 - «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

Осиовные положения диссертации отражены в следующих работах:

Публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ и приравненные к ним:

1. Табаков В.П., Сагитов Д.И. Исследование влияния износостойких покрытий на тепловое и напряженное состояние резьбонарезного токарного инструмента // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2012. - № 4. - С. 33-38.

2. Табаков В.П., Сагитов Д.И. Применение износостойких покрытий при резьбонарезании // Вестник МГТУ «СТЛНКИН». - 2012. -№1, том 2 (19). - С. 15-19.

3. Пат. № 2410466 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/24, 14/48. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента / Табаков В.П., Сагитов Д.И., Смирнов М.Ю., Циркин A.B.; заявитель и патентообладатель Ульян, гос техн ун-т -№ 2009141122/02; заявл. 06.11.2009; опубл. 27.01.2011, Бюл. № 03. - 6 с.

4. Пат. № 2410467 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/24, 14/48. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента / Табаков В.П., Сагитов Д.И., Смирнов М.Ю., Циркин A.B.; заявитель и патентообладатель Ульян, гос. техн ун-т -№ 2009141156/02; заявл. 06.11.2009; опубл. 27.01.2011, Бюл. № 03. -6 с.

5. Пат. № 2414527 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/06, 14/48. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента / Табаков В.П., Сагитов Д.И., Смирнов М.Ю., Циркин A.B.; заявитель и патентообладатель Ульян, гос. техн ун-т -№ 2009140889/02; заявл. 03.11.2009; опубл. 20.03.2011, Бюл. № 8. - 6 с.

6. Пат. № 2414528 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/06, 14/48. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента / Табаков В.П., Сагитов Д.И., Смирнов М.Ю., Циркин A.B.; заявитель и патентообладатель Ульян, гос. техн ун-т -№ 2009140893/02; заявл. 03.11.2009; опубл. 20.03.2011, Бюл. № 8. - 6 с.

7. Пат. № 2402634 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/24, 14/48. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента / Табаков В.П., Сагитов Д.И., Смирнов М.Ю., Циркии A.B.; заявитель и патентообладатель Ульян, гос. техн ун-т -№ 2009141119/02; заявл. 06.П.2009; опубл. 27.10.2010, Бюл. № 30. -6 с.

Публикации в других изданиях:

8. Табаков В.П., Сагитов Д.И. Исследование контактных характеристик процесса нарезания резьбы и работоспособности режущего инструмента с покрытием // Теплофизиче-

ские технологические аспекты повышения эффективности машиностроительного производства: труды III международной научно-технической конференции. - Тольятти: ТГУ, 2011. -С. 304 - 307.

9. Сагитов Д.И. Исследование контактных характеристик процесса нарезания резьбы режущим инструментом с покрытием // Физические основы высокоскоростной обработки и технологическое обеспечение компьютерных технологий в машиностроении: материалы международной молодежной научной школы-семинара. - Ульяновск: УлГТУ, 2011. - С. 157 -161.

10. Повышение работоспособности твердосплавного инструмента путем нанесения многослойных покрытий на основе модифицированного нитрида титана / Табаков В.П., Сагитов Д.И., Смирнов М.Ю., Чихранов A.B. // Теплофизические технологические аспекты повышения эффективности машиностроительного производства: труды III международной научно-технической конференции. - Тольятти: ТГУ, 2011. - С. 307 -311.

11. Исследование параметров структуры и физико-механических свойств износостойких покрытий / Табаков В.П., Смирнов М.Ю., Сагитов Д.И. и др. // Материалы и технологии XXI века: сборник статей IX международной научно-технической конференции. - Пенза: Изд-во Приволжский дом знаний, 2011. - С. 39 - 41.

12. Табаков, В.П. Сагитов Д.И. Чихранов A.B. Многоэлементные нитридные покрытия режущего инструмента // Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня: материалы 11-й международной научно-практической конференции. - СПб., 2009. - С. 303 - 307.

13. Моделирование теплового состояния режущего инструмента с многоэлементными нитридными покрытиями / Табаков В.П., Тулисов А.Н., Циркин A.B., Сагитов Д.И. // Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов: труды Седьмой Международной конференции. - Ульяновск: УлГУ, 2009.-С. 262-263.

14. Моделирование напряженного состояния режущего инструмента с многоэлементными нитридными покрытиями / Табаков В.П., Тулисов А.Н., Циркин A.B., Сагитов Д.И. // Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов: труды Седьмой Международной конференции. -Ульяновск: УлГУ, 2009. - С. 260 - 262.

15. Исследование напряженного состояния износостойких покрытий / Табаков В.П., Тулисов А.П., Циркин A.B., Сагитов Д.И. // Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов: труды Седьмой Международной конференции. - Ульяновск: УлГУ, 2009. - С. 259 - 260.

16. Сагитов Д.И., Циркин A.B., Порохин С.С. Износостойкие покрытия для режущего инструмента, работающего в стесненных условиях резания // Вузовская наука в современных условиях: тезисы докладов 43-й научно-технической конференции УлГТУ. - Ульяновск-УлГТУ, 2009.-С. 36.

17. Сагитов, Д. И. Исследование износостойких покрытий для резьбонарезного токарного инструмента, работающего в стесненных условиях резания // «Студент - науке будущего» студенческая научно-техническая конференция: тезисы докладов. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - С. 12.

Автореферат

САГИТОВ Дамир Ильдаровин ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

ТОКАРНЫХ РЕЗЬБОВЫХ РЕЗЦОВ ПУТЕМ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ

Подписано в печать 20.08.2012. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 100 Экз. Заказ 767.

Типография УлГТУ. 432027, Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32.

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.

Широкое использование механизированного и автоматизированного станочного оборудования (механические участки, автоматические линии, гибкие производственные модули, обрабатывающие центры и т.д.), повышение производительности процессов лезвийной обработки изделий ужесточает условия эксплуатации режущего инструмента, увеличивая его расход на единицу выпускаемой продукции. Поэтому на современном этапе развития машиностроительного комплекса эффективность металлорежущего оборудования в немалой мере зависит от работоспособности режущего инструмента, что является важной народнохозяйственной задачей, решение которой обеспечит дальнейшую интенсификацию производства и повышение качества выпускаемой продукции.

Одним из наиболее эффективных путей повышения работоспособности режущего инструмента является нанесение на его рабочие поверхности износостойких покрытий. Наибольшее применение из методов нанесения покрытий получил метод конденсации вещества в вакууме с ионной бомбардировкой поверхности (КИБ). Известно, что строение покрытия, его физико-механические и теплофизические свойства могут значительно отличаться от соответствующих свойств инструментального материала и увеличивать сопротивляемость контактных площадок режущего инструмента макро- и микроразрушениям, а также влиять на характеристики процесса резания. Однако в ряде случаев, эффективное применение подобного инструмента снижается вследствие нестабильных характеристик износостойкого покрытия, недостаточной адгезии к инструментальной основе и невысокой прочности самого материала покрытия.

Наиболее широкое применение в промышленности имеют однослойные одноэлементные покрытия, но их эффективность не всегда устраивает. Дальнейшим путем совершенствования режущего инструмента с покрытием является нанесение многослойных покрытий, обладающих свойствами, отличными от свойств каждого слоя в отдельности. Однако до настоящего времени не выявлены требования, которым должны отвечать многослойные покрытия для обеспечения максимальной эффективности режущего инструмента, работающего в условиях стесненного резания. Существующие принципы построения многослойных покрытий не учитывают вид обработки и условия резания.

Поэтому дальнейшее развитие теоретико-экспериментальных исследований, связанных с процессами формирования многослойных покрытий, изучением механизмов повышения прочности композиции покрытия, его структурных и механических свойств во взаимосвязи с износом инструмента, позволит разработать новые способы нанесения многослойных покрытий применительно к различным обрабатываемым материалам и методам обработки, а также наносить покрытия с заранее заданными и стабильно получаемыми свойствами, что, в конечном итоге, способно привести к существенному повышению работоспособности режущего инструмента.

Работа выполнена на кафедре «Металлорежущие станки и инструменты» Ульяновского государственного технического университета (УлГТУ) в рамках госбюджетных НИР УлГТУ и аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2011 - 2012 годы)».

В настоящей работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований механизма изнашивания, теплового и напряженного состояния режущего клина резьбового режущего инструмента с однослойными покрытиями различного состава. На основе данных исследований сформулированы требования, предъявляемые к покрытиям для режущего инструмента, работающего в условиях стесненного резания, и предложен принцип формирования многослойных покрытий. В соответствии с данным принципом разработан ряд многослойных покрытий. В экспериментальной части работы представлены результаты определения рациональной конструкции многослойных покрытий на основе исследований их структурных и механических свойств и интенсивности изнашивания инструмента при точении заготовок из конструкционных сталей; приводятся технологические режимы нанесения многослойных покрытий. В заключении работы представлены результаты исследования работоспособности, опытно-промышленных испытаний режущего инструмента с рациональными конструкциями многослойных покрытий и расчет экономической эффективности их применения.

На защиту выносятся основные положения:

1. Методика расчета температурных полей в режущем клине токарного резьбового резца, учитывающая закономерности распределения деформационно-силовой нагрузки на контактной площадке передней поверхности, вызванной «стесненностью» процесса резания, в зависимости от схемы нарезания резьбы.

2. Результаты теоретико-экспериментальных исследований влияния состава покрытий на тепловое и напряженное состояние режущего клина инструмента на операции нарезания резьбы.

3. Результаты экспериментальных исследований влияния конструкции многослойных покрытий на их структурные параметры, механические свойства и изнашивание токарных резьбовых резцов.

4. Новые конструкции многослойных покрытий, предназначенные для режущего инструмента, работающего на операции нарезания резьбы.

5. Результаты экспериментальных исследований работоспособности режущего инструмента с разработанными многослойными покрытиями при нарезании резьбы на заготовках из углеродистой, низколегированной и нержавеющей сталей, а также результаты опытно-промышленных испытаний.

Работа выполнена с использованием основных положений теории резания металлов, современных методов микрорентгеноструктурного анализа, математических методов моделирования и статистической обработки экспериментальных данных на ЭВМ. Теоретические положения работы подтверждены лабораторными исследованиями и производственными испытаниями.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- Разработаны новые многослойных покрытий, обеспечивающие высокую работоспособность токарных резьбовых резцов.

- Разработаны рекомендации по составу, соотношению толщин и общей толщины многослойных покрытий для токарных резьбовых резцов.

- Разработаны технологические параметры процесса нанесения многослойных покрытий.

Опытно-промышленные испытания, выполненные в производственных условиях завода «Гидроаппарат» (г. Ульяновск), подтвердили высокую работоспособность токарных резьбовых резцов с разработанными многослойными покрытиями. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный курс и лабораторный практикум подготовки магистрантов, обучающихся по направлению 151900.68 - «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

Основные положения доложены на международных, всероссийских, региональных конференциях, научно-технических семинарах. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в т.ч. 2 статьи в журналах по перечню ВАК, получено 5 патентов на изобретения.

5.4. Выводы

1. Установлено, что применение разработанных многослойных покрытий ТЮгИ-ТЮгАШ и 77СгТУ-7707/*/У увеличивает период стойкости токарных резьбовых резцов на операции нарезания резьбы в 1,4 - 1,5 раза по сравнению с резьбовыми резцами с покрытием TiN и в 2,4 - 4,6 раза по сравнению с резьбовыми резцами без покрытия, в зависимости от условий резания. Наибольшую эффективность многослойные покрытия показали при обработке заготовок из углеродистой низколегированной стали 38ХГН. Наибольшее повышение периода стойкости обеспечивает покрытие TiCrN-TiCrZrN.

2. Опытно-промышленными испытаниями, проведенными в производственных условиях завода «Гидроаппарат» (г Ульяновск), подтверждена высокая эффективность разработанного многослойного покрытия TiCrN-TiCrZrN. Отмечено повышение коэффициента стойкости токарных резьбовых резцов с покрытием TiCrN-TiCrZrN в 3,5 - 4,0 раза по сравнению с резцами без покрытия ив 1,67 - 1,74 раза по сравнению с резцами с покрытием TiN в зависимости от обрабатываемого материала.

3. Проведенные технико-экономические расчеты показали, что применение резьбовых резцов с разработанными многослойными покрытиями TiCrN-TiCrAIN и TiCrN-TiCrZrN позволяют снизить себестоимость операций нарезания резьбы за счет уменьшения расходов на инструмент. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения данных покрытий на одной операции нарезания резьбы в производстве завода «Гидроаппарат» может составить до 34,2 тыс. рублей на один станок.

1. Зорев Н. Н. Развитие науки о резании металлов / Г. И. Грановский, М. Н. Ларин и др.. / под. редакцией Н. Н. Зорева. -М.: Машиностроение, 1967. -416 с.

2. Талантов Н. В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1992. 240 с.

3. Резание металлов: учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов / Г. И. Грановский, В. Г. Грановский. М.: Высш. шк., 1985. - 304 с.

4. Резание материалов: учебник для вузов / А. С. Верещака. М.: Высшая школа, 2009. - 535 с.

5. Макаров А. Д. Оптимизация процессов резания. -М.: Машиностроение, 1976. 278 с.

6. Макаров А. Д. Износ и стойкость режущих инструментов. -М.: Машиностроение, 1966. 264 с.

7. Армарего И. Д., Браун Р. X. Обработка металлов резанием. -М.: Машиностроение, 1977. 328 с.

8. Тепловые процессы в технологических системах: учебник для вузов / А. Н. Резников, Л. А. Резников. М.: Машиностроение, 1990. -288 с.

9. Остафьев В. А. Расчет динамической прочности режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1979. 168 с.

10. Старков В. К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве. -М.: Машиностроение, 1989. 296 с.

11. Лоладзе Т. Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1982. - 278 с.

12. Бобров В.Ф. Многопроходное нарезание крепежных резьб резцом. М.: Машиностроение, 1982. - 104 с.

13. Якухин В. Г. Оптимальная технология изготовления резьб. -М.: Машиностроение, 1985. 184 с.

14. Петухов E.H. Прогрессивный резьбонарезной инструмент. -М.: Машиностроение, 1985. 53 с.

15. Матвеев В.В. Нарезание точных резьб. М.: Машиностроение, 1978. - 88 с.

16. Рыжов Э. В. Раскатывание резьб. М.: Машиностроение, 1974.-304 с.

17. Райхман В. А. Прогрессивные конструкции резьбообразующих инструментов. М.: Машиностроение, 1972. - 44 с.

18. Никифоров А. Д. Точность и технология изготовления метрических резьб. -М.: Машиностроение, 1963. 180 с.

19. Фрумин IO.JI. Высокопроизводительный резьбообразующий инструмент. -М.: МАШГИЗ, 1963.- 163 с.

20. Козин Б. Г, Третьяков В. Б. Резьбообработка. М.: МАШГИЗ, 1963.- 104 с.

21. Карцев С.П. Инструмент для изготовления резьб. -М.: МАШГИЗ, 1955. 252 с.

22. Гречишников В. А. Резьбообразующий инструмент / Л. JI. Артюхин, Т. А. Султанов и др. / под общ. ред. М. 3. Хостикоева -М.:МГТУ «СТАНКИН», 1999.-405 с.

23. Таурит Г. Э., Пуховский Е. С., Добрянский С. С. Прогрессивные приемы резьбоформирования. Киев: Техшка, 1975. -237с.

24. Добрянский С. С. Исследование влияния геометрии инструмента и условий резьбоформирования на силовые зависимости и параметры качества наружной резьбы: дис. . канд. техн. наук. Киев, 1972.- 194 с.

25. Пушмин Б. М. Исследование многопроходного нарезания упорной резьбы: дис. . канд. техн. наук. Тула, 1974. - 203 с.

26. Пушмин Б. М., Гостева Г. К., Давыдов В. JI. Определение предельных значений «ломающих» подач при нарезании упорных резьб. Тула: Издательство тульского политехнического института, 1972. -151 с.

27. Моисеев А. В. Исследование некоторых вопросов нарезания крепежных резьб резцом: дис. . канд. техн. наук. Тула, 1974. - 204 с.

28. Гамов С. Г. Автоматизированное нарезание резьб резцами на нежестких заготовках при использовании станков с ЧПУ: дис. . канд. техн. наук. Тула, 1998. - 159 с.

29. Орлов Е. М. Совершенствование процесса и инструмента для резьботочения: дис. . канд. техн. наук. Москва, 2004. - 178 с.

30. Фомин Е. В. Повышение стойкости и точности резьбовых резцов на основе моделирования процесса резьбонарезания: дис. . канд. техн. наук. Москва, 2007. - 206 с.

31. Моисеев А. В., Бобров В. Ф. Повышение производительности при нарезании крепежных резьб методом последовательных проходов // Вестник машиностроения. 1975. - №8. - С. 82 - 83.

32. Подлесова Н. А. Температурное поле резьбового резца // Теплофизика технологических процессов. Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство. 1973. - С. 16-24.

33. Подлесова Н. А., Хорольский В. М. Тепловые явления при резьбонарезании // Теплофизика технологических процессов. Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство- 1970. С. 64 - 69.

34. Резников А. Н., Подлесова Н. А. Скоростное нарезании резьбы методом последовательных проходов // Теплофизика технологических процессов. Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство. 1970. — С. 22-27.

35. Бобров В. Ф. Нарезание мелкой упорной резьбы / В. Ф. Бобров Г. К. Гостева, Б. М. Пушмин // Станки и инструмент. 1971. -№12.-С. 21 -23.

36. Бокин М. Н., Сидоров В.Н. Методы резьбообразования и их эффективность. Тула: Издательство Тульского политехнического института, 1972.

37. Бобров В. Ф., Моисеев А. В. Резание с обеспечением постоянства стойкости резьбового резца на отдельных проходах // Вестник машиностроения. 1974. - №3.

38. Сулейманов В. Н. Исследование причин возникновения погрешностей в шаге при нарезании резьбы точением: дис. . канд. техн. наук. Баку, 1974. - 200 с.

39. Ефимов В. П. Исследование погрешностей при нарезании резьбы на токарно-винторезных станках: дис. . канд. техн. наук. -Москва, 1948. 189 с.

40. Ямников А. С. высокопроизводительного нарезания резьбы на тонкостенных закаленных корпусах специзделий: дис. . канд. техн. наук. — Тула: Тульский государственный университет, 1972. 200 с.

41. Производительная обработка нержавеющих и жаропрочных материалов / Н. И. Резников, И. Г. Жарков, В. М. Зайцев и др.. -М.: Машгиз., 1960. 199 с.

42. Gadzinski М. Understanding parting-off operation. Part 1 of 2 // Cutting Tool Engineering. 2001. - v. 53, Nr.2. - P. 34 - 37.

43. Gadzinski M. Understanding parting-off operation. Part 2 of 2 // Cutting Tool Engineering. 2001. - v. 53, Nr.3. - P. 52 - 58.

44. Верещака А. С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. - 336 с.

45. Григорьев С. Н., Табаков В. П., Волосова М. А. Технологические методы повышения износостойкости контактных площадок режущего инструмента. Старый Оскол: ТНТ, 2011. - 380 с.

46. Анциферов В. Н., Акименко В. Б., Гревнов JI. М. Порошковые легированные стали. М.: Металлургия, 1991. - 318 с.

47. Порошковая металлургия и напыленные покрытия: учебник для вузов / В. Н. Анциферов, Г. В. Бобров, JL К. Дружинин. М.: Металлургия, 1987. - 792 с.

48. Hirano М. Characteristics and application of iron base new hard-alloy // Kobe Seiko Giho. V.40. - №1. - p. 42 - 45.

49. Режущие пластины и инструментальные материалы. Härter, zäher, effizienter. Masch, und Werkzeug, 2001. 102, №10, c. 90 91. Нем. См. РЖ Технология машиностроения. -2002, реферат 02.05. 14А.358.

50. Шиняев А. Я. Механизмы упрочнения и разработка безвольфрамовых твердых сплавов нового типа // Вестник машиностроения. 1998. -№1. - С. 16-19.

51. Справочник конструктора-инструментальщика / под общ. ред.

52. B. И. Баранникова. М.: Машиностроение, 1994. - 560 с.

53. Односторонние пластины с тангенциальным креплением TANG-GRIP // Двигатель. 2008. - №2. - С. 38 - 40.

54. Новые пластины Penta Cut // Двигатель. 2008. - №4. - С. 1214.

55. Double-sided turning inserts // Mod. March.Shop. 2009.81. -№ 11.-C. 138.

56. Ceramic inserts // Cutt. tool, Eng. 2009.61. - № 7. - C. 62.

57. Grooving inserts // Cutt. tool, Eng. -2009.61. -№ 1. C. 68.

58. Tool with selectively based member and methed for forming a nox-axis symmetric feature: Пат. 73384219 США, МПК B23 B35/00 (2006.01) B23 D 77/06 (2006.01) Makino, Inc., Weidmer Stan C. №10/654328; заявл. 03.09.2003. Опубл. 10.06.2008 НПК 408/1. Англ.

59. Turning Inserts // Cutting Tool Engineering. 1995. - 47, N6.1. C.22.

60. Stellram Grooving Products. URL: http://www.atistellram.com/ Grooving/default.htm.

61. Full Horizon Carbide Tool Catalog. URL: http://pdf. directindustry.com/pdf/horizon-carbide-tool/full-horizon-carbide-tool-catalog/39798-48341 .html.

62. Vargus carbide tools catalouge. URL: http://www.directindustry. com/prod/vargus/grooving-tool-16116-36222.html.

63. Catalogue Tools and inserts for parting and grooving ARNO WERKZEUGE. URL: http://pdf.directindustry.com/pdf/arno/tools-and-inserts-for-parting-and-grooving/17568-22477.html.

64. Catalogue Manchester catalogue WIDIA. URL: http://pdf.directindustry.com/pdf/widia-manchester/manchester-catalogue/7370-10813 .html.

65. Nikcole Mini System SG style Right Hand Grooving Inserts. -URL: http://www.victornet.com/subdepartments/Inserts—Nikcole-Mini-System/ 2015.html.

66. Turn-Groove & Parting ISCAR-GRIP. URL: http://www.iscar. com/Ecat/products.asp/app/51/mapp/TG/GFSTYP/M/lang/EN.

67. Catalogue TURNING Tool holders for parting/grooving. - URL: http://pdf.directindustry.com/pdf/sandvik-coromant-usa/turning-tool-holders-for-parting-grooving/35541 -22051 .html

68. Launch of GY series, new grooving tools. URL: http://www.mitsubishicarbide.com/mmc/en/whatsnew/2008l/gy.html.

69. Серия GY, инструмент для обработки канавок: Triforce. -URL: http://www.mitsubishicarbide.com/EU/ru/whatsnew/2008/triforce.html.

70. Modular grooving system is hightly rigid and accurare; it's wide variety of inserts supports application flexibility // Eur. Tool and Mould Mark. 2009.11. -№1. - C.50.

71. Manchester Tool Co // Cutting Tool Engenering. 2007.59. -№12.-c. 107.

72. Каталог металлорежущих инструментов фирмы «ISKAR». -Израиль, 2009. 275 с.

73. Каталог металлорежущих инструментов фирмы Sandvik Coromant "CoroKey": Руководство по выбору инструмента, 2-е издание. -М., 2007.- 173 с.

74. Каталог металлорежущих инструментов фирмы «Mitsubishi materials Corporation». Japan, 2008. - 151 с.

75. Музыкант Я. А. Особенности применения новых марок твердосплавных пластин и конструкций резцов ISCAR // Обработка металлов: Инструменты. Технология. Оборудование. 2007. - № 1. - С. 23 -27.

76. Кабалдин Ю. Г., Шпилёв А. М. Самоорганизующиеся процессы в технологических системах обработки резанием. Диагностика, управление. Владивосток: Дальнаука, 1998. — 296 с.

77. Хокинг M., Васантасри В., Сидки П. Металлические и керамические покрытия: получение, свойства и применение: пер. с англ. -М.: Мир, 2000.-518 с.

78. Комаров Ф. Ф. Ионная имплантация в металлы. М.: Металлургия, 1990. - 216 с.

79. Быковский Ю. А. Неволин В. Н., Фоминский В. Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 240 с.

80. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками: сб. статей: пер. с англ. / под ред. Дж. М. Поута, Г. Фоти, Д. К. Джекобсона. М.: Машиностроение, 1987. - 324 с.

81. Dearnaley, G. Ton Implantation. Part II: Ion Implantation in Nonelectronic Materials // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, North-Holland, Amsterdam. 1987. - P. 506 - 511.

82. Раджабов T. Д, Рахимова Г. P. О механизмах упрочнения поверхностных и приповерхностных слоев ионно-имплантированных металлов // Известия академии наук. Серия физическая. Т. 58., 1994. -№3. С. 173 - 178.

83. Боровский, С. М. Повышение эксплуатационных свойств режущего инструмента методом ионной имплантации: дис. . канд. тех. наук. Тольятти, 1998. - 195 с.

84. Мацевитый, В. М. Покрытия для режущих инструментов. -X.: Вища шк. Изд-во при Харьк. ун-те, 1987. 128 с.

85. Табаков В. П. Повышение эффективности режущего инструмента путем направленного изменения параметров структуры и свойств материала износостойкого покрытия: дис. . д-ра. техн. наук. -Ульяновск, 1992.-641 с.

86. Верещака А. С. Повышение работоспособности режущих инструментов нанесением износостойких покрытий: дис. . д-ра техн. наук. Москва, 1986. - 601 с.

87. Верещака А. С., Третьяков И. П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. -М.: Машиностроение, 1986. 192 с.

88. Верещака А. С., Табаков В. П. Физические основы процесса резания и изнашивания режущего инструмента с износостойкими покрытиями: учебное пособие. Ульяновск: УлГТУ, 1998. - 144 с.

89. Табаков В. П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана. Ульяновск: УлГТУ, 1998. - 123 с.

90. Касьянов С. В. Исследование режущих свойств и разработка путей дальнейшего развития инструментов с износостойкими покрытиями: дис. . канд. техн. наук. Москва, 1979. - 241 с.

91. Ширманов Н. А. Повышение работоспособности режущего инструмента путем изменения состава покрытия на основе карбонитрида титана: дис. . канд. техн. наук. Ульяновск, 1994. - 253 с.

92. Прогрессивная технология электроэрозионного легирования. -URL: http://mining.istu.edu/files/article/54Ignatova.pdf

93. Тимошенко В. А. Оптимизация параметров поверхностного слоя инструментов, формируемого электроискровым легированием / В. А.Тимошенко, В. И. Иванов, Н. П. Коваль // Электронная обработка материалов. 1979. -№5. - С. 21-25.

94. Лепихов, Г. К., Пернери М. М. Повышение стойкости инструмента и техоснастки электроискровым легированием // Технология и организация производства. 1978. - №3. - С. 58 - 62.

95. Болотников Г. В. Современные покрытия для твердосплавного режущего инструмента // СТИН. 1994. - №4. - С. 33-37.

96. Романов А. А. Упрочнение режущего инструмента из быстрорежущих сталей методом конденсации с ионной бомбардировкой / А. А. Романов, А. А. Андреев, А. С. Логинов // ПТБ. 1973. - №8. - С. 26-28.

97. Семенов А. П., Григоров А. И. Износостойкие покрытия, наносимые вакуумными ионно-плазменными методами // Сборник НИИТавтопрома "Технология машиностроения". 1978. - №7. - С. 15 -20.

98. Платонов Г. Л. Новые инструментальные материалы / Г. Л. Платонов, В. Н. Аникин, А. И. Аникеев // Порошковая металлургия. -1980.-№8. -С. 48-52.

99. Аникеев А. И., Аникин В. Н., Торопчеев В. С. Современный твердосплавный инструмент и рациональное его использование. — Л.: ЛДНТП, 1980. С. 40 - 44.

100. Eisenberg S. Plasma CVD // Materialniss und Werustofftechn. -1989.-20.-№12.-C. 429-438.

101. ЮО.Минкевич А. H., Захаров В. В. Использование твердосплавного инструмента // Металловедение и термическая обработка металлов. 1979. - №6. - С. 36 - 40.

102. Григорьев А. И., Елизаров О. А. Ионно-вакуумные износостойкие покрытия. -М.: НИИМАШ, 1979. 99 с.

103. Шведов, Е. А. Материалы для режущего инструмента с покрытиями. Киев : Препринт АН УССР, ИПМ, 1983. - №14. - 24 с.

104. Табаков В. П. Смирнов М. Ю., Циркин А. В. Работоспособность торцовых фрез с многослойными износостойкими покрытиями Ульяновск: УлГТУ, 2005. - 151 с.

105. Рандин А. В. Повышение работоспособности быстрорежущего инструмента путем нанесения износостойких покрытий с переходными адгезионными слоями: дис. канд. техн. наук. Ульяновск: УлГТУ, 2003. - 186 с.

106. Кабалдин Ю. Г. О неравномерности изнашивания режущей части инструмента // Вестник машиностроения. 1997. - №2. - С. 14 -21.

107. Талантов Н. В., Дудкин М. Е., Быков Ю. М. О механизме диффузионного износа твердосплавного инструмента // Физические процессы при резании металлов. Волгоград: ВПИ, 1980. - С. 23-29.

108. Талантов Н. В., Быков Ю. М. Исследование влияния тугоплавких покрытий на износостойкость твердосплавного инструмента // Физические процессы при резании металлов. Волгоград: ВПИ, 1980.-С. 3-8.

109. Беккер М. С. Механизм износа инструмента из быстрорежущей стали с твердыми покрытиями // Физические процессы при резании металлов. Волгоград: ВПИ, 1980. - С. 34 - 39.

110. О.Смирнов М. Ю. Повышение работоспособности торцовых фрез путем совершенствования конструкции износостойких покрытий: дис. . канд. техн. наук. Ульяновск, 2000. - 232 с.

111. Современные методы конструирования, контроля качества и прогнозирования работоспособности режущего инструмента / Ю. Г. Кабалдин, Б. Я. Мокрицкий, Н. А. Семашко и др.. Владивосток : Изд-во ДГУ, 1990,- 124 с.

112. Верещака А. С., Кабалдин Ю. Г. Влияние структуры покрытий на работоспособность твердосплавных инструментов // Вестник машиностроения. 1986. - №8. - С. 38 - 42.

113. Паладин H. M. Создание композиционных инструментальных материалов на основе исследования микромеханизмов разрушения твердых сплавов с покрытиями: автореферат дис. канд. техн. наук. -М., 1990.-20 с.

114. Ермолаев А. А. Повышение работоспособности твердосплавного инструмента при непрерывном точении на основе разработки многослойных покрытий: дис. . канд. техн. наук. -Ульяновск: УлГТУ, 2004. 172 с.

115. Табаков В. П., Власов С. Н. Комбинированная упрочняющая обработка. Димитровград: ДИТУД, 2003. - 124 с.

116. Власов С. Н. Повышение работоспособности режущего инструмента путем комбинированной упрочняющей обработки: дис. . канд. тех. наук. Ульяновск, 2000. - 275 с.

117. Чихранов А. В. Повышение работоспособности режущего инструмента путем разработки и применения многоэлементных износостойких покрытий на основе модифицированного нитрида титана: дис. . канд. тех. наук. Ульяновск, 2006. - 314 с.

118. Табаков В. П., Чихранов А. В. Износостойкие покрытия режущего инструмента, работающего в условиях непрерывного резания. Ульяновск: УлГТУ, 2007. - 255 с.

119. Циркин А. В. Разработка конструкций многослойных покрытий для повышения работоспособности торцовых фрез: дис. . канд. тех. наук. Ульяновск, 2004. - 183 с.

120. Кузнецов Ю. А., Студенников H. Н. Исследование взаимодействия частиц с основой при сверхзвуковом напылении покрытия//Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. - №10. -С. 32 - 35.

121. Minagan D. R. Advanced hard and soft coatings for high performance machining and forming / D. R. Minagan, К. C. Laing, D. G. Logan // Multi-Arc technical conference. URL: http://www.multiarc.com/conference/eng.

122. Parting tool has PVD cooting // MAN: Mod. Appl. News. -2008.42.-№1.-P. 35.

123. TiAIN Coatings beat the heat. // Cutting Tool Engineering. -Vol. 45. Num. 1, February 1993. - URL: http://www.multiarc.com.

124. Иванов С. А. Неразрушающий рентгеновский анализ приповерхностных напряжений // Физика и технология упрочнения поверхности металлов. JI. : ФТИ, 1985. - С. 8 - 24.

125. Уманский Я. С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металургия, 1982. - 632 с.

126. Колмаков А. Г., Терентьев В. Ф., Бакиров М. Б. Методы измерения твердости. -М.: Металлургия, 1987. 128 с.

127. Воеводин А. А. Определение микротвердости тонких покрытий с учетом их толщины и твердости подложки / А. А. Воеводин, С. Е. Спасский, А. А. Ерохин // Заводская лаборатория. 1991. - № 10. -С. 45-46.

128. Новиков Н. В. Методы микроиспытвний на трещиностойкость / Н. В. Новиков, С. Н. Дуб, С. И. Булычев // Заводская лаборатория. 1988. - Т. 54. - №7. - С. 60 - 67.

129. Riester L. Analysis of depth-sensing indentation tests with a Knoop indenter / L. Riester, T. J. Bell, A. C. Fischer-Cripps // J. Mater. Res., vol 16, №6.-2001.-P. 1660- 1665.

130. Майстренко A. JL, Дуб С. H. Прогнозирование износостойкости хрупких материалов по твердости и трещиностойкости // Заводская лаборатория. № 2. -1991. - С. 52 - 54.

131. Испытательное измерительное оборудование. ZETLab-Studio. -URL: http://www.zetms.ru/catalog/programs/zetlabstudio.

132. Справочник технолога-машиностроителя / под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. -496 с.

133. Тихомиров В. Б. Планирование и анализ эксперимента. -М.: Легкая индустрия, 1974. 262 с.

134. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975.-648 с.

135. Резников А. Н. Теплофизика резания. М.: Машиностроение, 1969. - 288 с.

136. Чихранов А. В. Исследование контактных характеристик режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе нитридов тройных систем // Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении (МКТМ-2005): материалы

137. I междун. научно-тех. конф. Тюмень: изд-во ООО Компании «Феликс», 2006. - С. 23 - 24.

138. Табаков В. П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента. М. Машиностроение, 2008.-311 с.

139. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.-382 с.

140. Остафьев В. А., Нощенко А. Н., Термопрочность режущего инструмента // Вестник машиностроения. 1990. - №10. - С. 61-63.

141. Ольхов В. Е. Моделирование температурных полей режущего инструмента при высокоскоростном резании // Известия вузов. Машиностроение. - 1990. - №3. - С. 140-142.

142. Шило А. Е. Анализ теплового режима рабочей поверхности однослойного инструмента из СТМ методом конечных элементов // Сверхтвердые материалы. 1989. - №5. - С. 38 - 41.

143. Каплун А. Б., Морозов Е. М., Олферьева М. A. ANSYS в руках инженера: практическое руководство. М.: Едиториал УРСС, 2004.-272 с.

144. Басов К А., Красковский. Д. Г. ANS YS в примерах и задачах. М.: КомпьютерПресс, 2002. - 223с.

145. Чигарев А. В. ANSYS для инженеров: Справ. Пособие. М.: Машиностроение, 2004. - 511 с.

146. Басов К. А. ANS YS для конструкторов. М.: ДМК Пресс, 2009.-247 с.

147. Влияние условий резания на тепловое состояние режущего инструмента / В. П. Табаков, М. Ю. Смирнов, А. В. Циркин и др. // Технология машиностроения. 2010. - № 6. - С. 11 - 16.

148. Dokainish М. A. Analysis of stresses during exit in interrupted cutting with chamfered tools / M. A. Dokainish, M. A. Elbestawi, V. Polat, B. Tole // Int. J. Mach. Tools and Manuf. 1989. - 29, №4. - C. 519 -534.

149. Кушнер В. С. Интенсификация резания пластичных металлов при точении на основе термомеханического подхода: автореферат дис. . д-ра тех. наук. Омск, 1994.

150. Креймер Г. С. Прочность твердых сплавов. М.: Металлургия, 1971. - 247 с.

151. Олейников А. И., Кузьмин А. О. Компьютерная система анализа напряженного состояния инструментов с покрытиями // СТИН. -2003,-№6. -С. 30-32.

152. Писаренко Г. С. , Лебедев А. А. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии. Киев: Наукова думка, 1976. - 415 с.

153. Циркин А. В., Порохин С. С., Структурные свойства многослойных покрытий // Вузовская наука в современных условиях: тезисы докладов XXXIX научно-тех. конф. Ульяновск: УлГТУ, 2005. -ч. 1.-С. 13-14.

154. Табаков В. П., Сагитов Д. И. Исследование влияния износостойких покрытий на тепловое и напряженное состояние резьбонарезного токарного инструмента // Упрочняющие технологии и покрытия. 2012. - № 4. - С. 33-38.

155. Табаков В. П., Сагитов Д. И. Применение износостойких покрытий при резьбонарезании // Вестник МГТУ «СТАНКИН». 2012. -№1, том 2 (19). -С. 15-19.

156. Еленева Ю. А. Экономика машиностроительного производства: учебник. -М.: Академия, 2006. 255 с.

157. Трусова JI. И. Экономика машиностроительного производства. Задачи и ситуации: учебное пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2010.-78 с.

158. Григорьев С. Н., Кутергина Т. В. Оценка эффективности технологий нанесения покрытий на режущий инструмент // Вестник машиностроения. 2005. - № 2. - С. 68 - 72.

159. Расчет среднеотраслевых затрат при нанесении износостойких покрытий на режущий инструмент, приведенных к одному часу работы установок типа «Булат-ЗТ». М.: ВНИИ Инструмент, 1982. - 9 с.1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

160. В результате выполненной работы получены следующие научные выводы и практические результаты:

161. Установлено, что наилучшее тепловое состояние независимо от схемы нарезания резьбы обеспечивают трехэлементные нитридные покрытия.