автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Повышение работоспособности токарных резцов, работающих в условиях стесненного резания, путём совершенствования износостойких покрытий

На правах рукописи

004604440 ПОРОХИН СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ СТЕСНЕННОГО РЕЗАНИЯ, ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ИЮН 2010

Ульяновск-2010

004604440

Работа выполнена на кафедре «Металлорежущие станки и инструменты» Ульяновского государственного технического университета (УлГТУ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ведущее предприятие - ОАО «Димитровградхиммаш», г. Димитровград

Защита диссертации состоится 25 июня 2010 г. в 13:30 на заседании диссертационного совета ДМ212.277.03 в первом корпусе Ульяновского государственного технического университета по адресу: г. Ульяновск, ул. Энгельса, 3 (почтовый адрес: 432700, ГСП, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32).

В.П. ТАБАКОВ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Н.М. СУЛТАН-ЗАДЕ

кандидат технических наук, доцент

Г.Д. ФЕДОТОВ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УлГТУ.

Автореферат разослан «2 / » мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

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 (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 отрезки заготовок и прорезки канавок. Не раскрыт механизм влияния ИП на контактные процессы, тепловое и напряженное состояние режущего клина и изнашивание токарного РИ. Не разработана методика оценки теплового состояния РИ, учитывающая как особенности стесненных условий резания, так и процессы, протекающие на контактных площадках инструмента. Отсутствуют рекомендации по конструированию МП для РИ, работающего в условиях стесненного резания: 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 отрезных резцов с различными покрытиями на операциях отрезки заготовок и прорезки канавок, в частности методику расчета тепловых полей в режущем клине РИ, закономерности влияния состава ИП на контактные процессы, тепловое и напряженное состояние режущего клина токарных отрезных резцов.

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

3. Технологические режимы нанесения МП на токарные резцы, работающие в условиях стесненного резания.

4. Результаты экспериментальных исследований работоспособности РИ с разработанными МП при обработке резанием заготовок из углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей и результаты опытно-промышленных испытаний.

Цель работы: повышение работоспособности РИ, работающего в стесненных условиях резания, путем совершенствования ИП на примере токарных отрезных резцов.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: 1) Разработана методика расчета тепловых полей в режущем клине токарного отрезного резца, учитывающая стесненные условия резания. 2) Установлено влияние различных ИП на контактные процессы, тепловое и напряженное состояния клина РИ на операциях отрезки заготовок. 3) На основе результатов анализа теплового и напряженного состояния режущего клина РИ предложены принципы формирования и конструкции МП для РИ, работающего в стесненных условиях ре-

зания. 4) На основе выявленных взаимосвязей структурных параметров, механических свойств и изнашивания РИ с конструктивными параметрами МП разработаны рациональные конструкции многослойных покрытий. 5) Разработаны технологические режимы нанесения МП на рабочие поверхности РИ. 6) Выявлена работоспособность РИ с разработанными МП в условиях действующего производства.

Научная новизна:

1. Разработана методика расчета температурных полей в режущем клине РИ, учитывающая стесненные условия процесса резания, а также процессы, протекающие на контактных площадках режущего инструмента.

2. Выявлены закономерности влияния состава ИП на контактные процессы, тепловое и напряженное состояние режущего клина токарных отрезных резцов.

3. Развиты представления о механизме изнашивания отрезного РИ с МП с позиции теплового и напряженного состояния режущего клина инструмента.

4. Предложены эмпирические зависимости структурных параметров, механических свойств и интенсивности износа РИ от конструктивных параметров МП.

5. Разработаны на уровне изобретений способы нанесения МП для токарных резцов, работающих в условиях стесненного резания.

Практическая ценность и реализация работы:

1. Разработаны новые конструкции МП, обеспечивающие высокую работоспособность токарных отрезных резцов.

2. Разработаны технологические рекомендации по составам слоев, общей толщине и соотношению толщин слоев МП, предназначенных для токарных отрезных резцов, работающих в стесненных условиях резания.

3. Разработаны технологические параметры нанесения МП.

4. Опытно-промышленные испытания, выполненные в производственных условиях ООО «УАЗ-Техинструмент» (г. Ульяновск), подтвердили высокую работоспособность РИ с разработанными МП. Технологические рекомендации по нанесению покрытий переданы ООО «УАЗ-Техинструмент» для использования в производстве. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный курс и лабораторный практикум подготовки специалистов по магистерской программе 552901 - «Технология машиностроения».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-технических конференциях (НТК) УлГТУ в 2006, 2007, 2008, 2009 гг.; всероссийской заочной молодежной НТК «Молодежь Поволжья - науке будущего», г. Ульяновск, 2004 г., 4-ой международной научной конференции «Прочность и разрушение материалов конструкций», г. Москва, 2005 г., всероссийской НТК «Повышение эффективности механообработки на основе моделирования физических явлений», Рыбинск, 2009 г.; на научно-технических семинарах кафедр «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты» УлГТУ в 2010 гг.; на заседании научно-технического совета машиностроительного факультета УлГТУ в 2010 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 2 статьи в изданиях из перечня ВАК, получено 4 патента на изобретения и 5 на полезные модели.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (164 наименования) и приложений (19 страниц), включает 215 страниц машинописного текста, 87 рисунков и 38 таблиц.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе представлен анализ состояния проблемы повышения работоспособности РИ путем нанесения ИП. Рассмотрены особенности работы токарных отрезных резцов, работающих в стесненных условиях резания. Приведен анализ методов повышения работоспособности РИ. Показано, что наиболее эффективными методами нанесения ИП 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 и многослойных. Показано, что основной причиной потери работоспособности РИ с износостойким покрытием является разрушение покрытия в результате образования в нем трещин, являющихся следствием влияния теплосиловых нагрузок и адгезионно-усталостных процессов. Отмечены нерешенные вопросы, связанные с отсутствием данных о механизме влияния ИП на контактные процессы, тепловое и напряженное состояние режущего клина РИ, работающего в условиях стесненного резания, методики оценки распределения температурных полей в режущем клине такого 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. Использовали неперетачиваемые твердосплавные пластины Н13А производства 8АНОУ1К СОЯОМАЫТ, ВК60М, МС321 и Т5К10 производства СП «МКТС-НЕЯТЕЬу. Обрабатывали заготовки из легированной конструкционной стали ЗОХГСА (ГОСТ 4543) и нержавеющей стали аустенит-ного класса 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632).

Износостойкие ионно-плазменные покрытия наносили на установке «Бу-лат-6». Использовали составные катоды с титановым корпусом из ВТ1-0 и вставками из хрома, а также интерметаллидные катоды из сплава титана и алюминия и титана и кремния. Структурные параметры ИП исследовали методами рентгеновской дифрактометрии на установке «ДРОН-ЗМ» с использованием фильтрованного СиКа - излучения в режиме пошаговой съемки. Микротвердость Н^ ИП оценивали по восстановленному отпечатку с использованием пирамиды Кнуппа на микротвердомере ШТШОУО. Прочность сцепления ИП с инструментальной основой оценивали методом вдавливания алмазного конического индентора Роквелла с использованием твердомера ТК-2М.

Испытания РИ с ИП проводили при точении канавок на токарно-винторезном станке 16К20, оснащенном приводом бесступенчатого регулирования частоты вращения шпинделя. Использовали проходные резцы с механическим креплением режущих пластин (у = 12°, а = 7°, ср = 90°, cpi = 2°). Отрезные 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.

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 влияния ИП на контактные процессы, тепловое и напряженное состояние режущего клина РИ и интенсивность износа режущего инструмента. Исследовали структурные параметры и механические свойства однослойных ИП, а также тепловое и напряженное состояние РИ с покрытиями различных составов. На основе анализа результатов проведенных исследований предложены конструкции МП, предназначенные для токарных отрезных резцов, и принцип их построения.

В качестве исследуемых ИП были выбраны: TiN, TiCN, TiZrN, TiAIN и TiAlCrN. Результаты исследований структурных параметров и механических свойств износостойких покрытий приведены в табл. 1. Установлено, что большую прочность сцепления с инструментальной основой имеет ИП TiAIN, а лучшие механические свойства присущи покрытию TiAlCrN.

1. Структурные параметры и механические свойства ИП

Покрытие Период кристаллической решетки a, нм Текстура J\\\Mm Полуширина рентгеновской линии Pin,град Остаточные напряжения ао, МПа Коэффициент отслоения, Ко Микротвердость ЯрГПа

TiN 0,4247 30.0 0,45 -750 1,1 24,2

TiCN 0,4284 35,0 0,64 -1850 1,5 29,4

TiZrN 0,4274 22,0 0,67 -1550 1,32 32,5

TiAIN 0,4224 4,7 0,65 -980 0,91 30,5

TiAlCrN 0,4214 6,8 0,71 -1610 1,22 34,6

Некоторые результаты исследований влияния ИП на контактные характеристики процесса резания токарных отрезных резцов приведены в табл. 2. Установлено, что при стесненном и свободном резании наблюдаются общие закономерности влияния ИП на контактные характеристики процесса резания (см. табл. 2). Нанесение одноэлементных покрытий TiN уменьшает длину контакта стружки с передней поверхностью Ст, коэффициент укорочения стружки Кь и составляющие силы резания Рг, Ру по сравнению с инструментом без покрытия.

2. Влияние покрытий на контактные характеристики процесса резания

Длина Коэффи- Средняя Средняя Контакт- Контакт-

контакта циент уко- удельная удельная ные нор- ные каса-

стружки с рочения нормаль- касатель- мальные тельные

ИП передней стружки ная на- ная на- напряже- напряже-

поверхно- Кь грузка грузка Цг, ния СТд, ния Т/.-,

стью резца МПа МПа МПа МПа

Су, мм

б/п 1,00/1,01 2,82/2,25 457/363 360/285 1370/1037 540/422

т 0,85/0,86 2,42/1,94 456/338' 370/273 1410/995 560/407

псы 0,79/0,78 2,51/2,01 494/367 414/305 1592/1118 632/459

тт 0,90/0,89 2,62/2,09 442/328 370/273 1374/967 560/408

тт 0,91/0,92 2,64/2,11 439/326 367/271 1362/960 555/404

ТШСгЫ 0,93/0,92 2,71/2,17 421/313 352/260 1292/910 532/387

Примечание: в числителе - стесненное резание; в знаменателе - свободное резание; материал обрабатываемой заготовки (ОМ) - ЗОХГСА; инструментальный материал (ИМ) -Н13А; У= 88 м/мин; 5 = 0,2 м/мин; / = 4 мм

Нанесение покрытий ПСИ по сравнению с покрытием НИ приводит к еще большему снижению указанных контактных характеристик процесса резания. Уменьшение длины контакта Су при нанесении покрытий НИ и ТгСМ ведет к увеличению средних удельных нормальных цы и касательных qF нагрузок, контактных нормальных Сту и касательных напряжений на передней поверхности РИ. Для многоэлементных покрытий ТЯгИ, НАШ и Т1А1СгН характерно увеличение величин Су, Ки Рг, Ру и снижение средних удельных нагрузок дм цр и контактных напряжений V, по сравнению с одноэлементным покрытием ПК

Анализ полученных результатов показал, что при работе РИ в условиях стесненного резания эффективность применения ИП снижается по сравнению со свободным резанием. Так, для РИ с покрытием TiN при обработке заготовок из стали ЗОХГСА на режиме V- 88 м/мин, 5 = 0,2 мм/об, / = 4 мм снижение силы резания Р2 составило 20 % при свободном резании и 14,6 % при стесненном. Для многоэлементных покрытий НАШ и ТШСгЫ эта тенденция сохраняется.

Тепловое состояние РИ оценивали по интенсивности тепловых источников, мощности тепловых потоков, температуре на контактных площадках и в режущем клине РИ. Для определения интенсивности тепловых потоков использовали экспериментально-аналитическую методику определения температур в инструменте, предложенную А.Н. Резниковым.

Установлено, что все ИП уменьшают мощность тепловых потоков, действующих на передней (<2п) и задней поверхностях инструмента, что благоприятно отражается на тепловом состоянии РИ. Наибольшее снижение мощности тепловых потоков 0П и характерно при нанесении на контактные площадки РИ одноэлементных покрытий ТШ или ПСЫ, что связано с уменьшением составляющих сил резания Р2 и Ру по сравнению с инструментом без покрытия, но вместе с тем уменьшение длины контакта Су приводит к увеличению

1100

1000

0,2 мм

интенсивности тепловых потоков по передней дп и задней д, поверхностям. Дня многоэлементных покрытий характерны несколько большие значения мощности тепловых потоков, что связано с увеличением сил резания Рг и Ру, но более существенный рост величины С.( приводит к снижению интенсивности тепловых потоков да и д3. Изменение интенсивности тепловых потоков на передней и задней поверхности отражается на контактных температурах и приводит к перераспределению температурных полей в режущем клине РИ.

Для расчета температурных полей в режущем клине и на контактных площадках РИ была разработана специальная методика, учитывающая стесненные условия резания токарных отрезных резцов. С этой целью разработали трехмерную модель резца, на контактные поверхности которого накладывали тепловые потоки с учетом условий, в которых находились контактные площадки РИ в процессе резания. Считали, что на центральной части площадки контакта, значительно удаленной от вспомогательных режущих кромок РИ, интенсивность тепловых потоков и законы их распределения аналогичны тем, которые имеют место при свободном резании. На участках РИ, прилегающих к вспомогательной режущей кромке, происходит наложение тепловых потоков от главной и вспомогательной режущих кромок. Соотношения площадей данных участков получали на основе анализа данных о степени пластической деформации, полученных при стесненном и свободном резании. Полученные по такой методике тепловые потоки накладывали на контактные площадки модели токарного отрезного резца. Температурные поля в режущем клине РИ определяли методом конечных элементов с использованием пакета прикладных программ ЛЛ5Ж Примеры расчета температурных полей по предложенной методике представлены на рис. 1, из которых следует, что температура на участке контакта, находящегося в условиях стесненного резания, существенно отличается от температуры на центральном участке.

б) в)

Рис. 1. Распределение температуры (°С) на контактных площадках (а) и в режущем клине РИ по середине контакта режущей кромки с заготовкой (б) и на уголке инструмента (в) с покрытием ТШСгК. ОМ - ЗОХГСА; ИМ - Н13А;

88 м/мин; 5 = 0,2 м/мин; (= 4 мм

а)

6)

0,2 мм. 0,2 мм поп

I—(

в)

Г)

Рис. 2. Распределение температуры (°С) на контактных площадках РИ (а, б) и в режущем клине РИ по середине контакта режущей кромки с заготовкой (в) и на уголке инструмента (г); а - ТШ, б - ТЫ1СгИ\ в,г - сплошная линия - ПИ, пунктирная - ТШСгК\ ОМ - ЗОХГСА; ИМ - ЯШ; У= 88 м/мин; 5 = 0,2 м/мин; I = 4 мм

Исследованиями установлено, что уменьшение длины контакта стружки с передней поверхностью при нанесении покрытия 7Ж смещает изотермы температур в режущем клине в сторону задней поверхности по сравнению с РИ без покрытия. Карбонитридные покрытия ИСК ещё больше смещают изотермы в сторону задней поверхности. Увеличение длины контакта стружки с передней поверхностью РИ, характерное при нанесении многоэлементных нитридных покрытий, приводит к смещению изотерм температур в направлении от задней поверхности и вглубь инструментальной основы по сравнению с ГйУ (рис. 2). Лучшее тепловое состоянии РИ обеспечивают трехэлементные нитридные покрытия ПА1СгК Напряженное состояние режущего клина РИ оценивали по эквивалентным напряжениям аэкв, коэффициенту запаса пластической прочности и главным нормальным напряжениям в покрытии Ст[ и Стг- Распределение напряжений определяли численным методом с использованием пакета прикладных программ АШУБ. Установлено, что уменьшение сил резания при нанесении покрытия ИЫ ведет к снижению напряжений в режущем клине РИ. В то же время, снижение длины контакта стружки с передней поверхностью при нанесении этого покрытия вызывает смещение изобар напряжений к задней поверхности РИ. Нанесение многоэлементных покрытий по сравнению с покрытием 7г7У ведет к уменьшению напряжений и смещению изобар напряжений в направлении от задней поверхности и режущей кромки РИ (рис. 3).

-1000 -1100

Рис. 3. Распределение напряжений ох (МПа) в режущем клине инструмента: сплошная линия - TiN, пунктирная - TiAlCrN; ОМ - 30ХГСА; ИМ - ЯШ; V= 88 м/мин; S = 0,2 м/мин; t = 4 мм

1250

МПа

750

500

250

Л 1 / 3

/ з \/ 5 X /

хХ / 6

/ sfe 2 4

0,25

0,5

0,75

1

*' = */С-/ -»-

Рис. 4. Влияние покрытий на распределение эквивалентных напряжений 0ЗКВ по площадке контакта на передней поверхности: 1 - б/п; 2 - ТШ\ 3 - ТЮЫ; 4 - ШгЩ 5 - Ш; б - ТШСгИ\ ОМ - 30ХГСА; ИМ - Н13А; У= 88 м/мин; 5 = 0,2 м/мин; Г = 4 мм

Установлено, что в процессе резания в режущем клине РИ образуются сжимающие напряжения, величина которых зависит от состава ИП, контактных нагрузок и температуры резания. Нанесение ИП уменьшает эквивалентные напряжения по сравнению с РИ без покрытия. Наибольшее снижение аэкв вызывает трехэлементное покрытие ЛА1СгАт (рис. 4). В ИП в процессе резания также действуют сжимающие напряжения, тормозящие образование и развитие трещин. Наибольшее сжимающие напряжения аь а2, аЭ1Ш характерны для покрытий ТШСгЫ.

Анализ результатов исследований теплового и напряженного состояний токарных отрезных резцов, работающих в условиях стесненного резания, показал, что влияние покрытий на контактные характеристики, поля температур и напряжений в режущем клине РИ, эквивалентные напряжения и напряжения, возникающие в покрытиях в процессе резания, аналогично влиянию ИП на указанные параметры при

продольном точении. Исходя из этого, при формировании МП для РИ, работающего в условиях стесненного резания, использовали принцип построения многослойного покрытия, предназначенного для непрерывного точения. В то же время основным требованием, предъявляемым к верхнему слою МП с учетом условий работы токарных отрезных резцов, должно быть обеспечение наибольшего снижения теплонапряженности и отвода тепла от вершин РИ. Исходя из вышесказанного и принимая во внимание результаты исследований теплового и напряженного состояния режущего клина РИ, а также эффективность ИП на основе модифицированного нитрида титана, в качестве верхнего слоя были выбраны трехэлементные нитриды ИА1СгЫ и НАШИ. Для обеспечения высо-

кой прочности сцепления с инструментальной основой в качестве нижнего слоя МП выбран НАШ.

В четвертой главе представлены данные по технологии нанесения МП, результаты исследований влияния конструкции МП на структурные параметры, механические свойства и интенсивность износа РИ, предназначенные для выявления их рациональной конструкции.

Исследовали двухслойные покрытия ТШЫ-ТШСгИ и НАШ-НА^К Толщиной верхнего слоя МП ТгАШ-ТШСгИ варьировали в пределах 1,5 - 4,5 мкм, общей толщиной - от 4 до 7 мкм. Регрессионные зависимости структурных параметров и механических свойств МП 7МШ-ТШСгЫ от толщины верхнего слоя и общей толщины покрытия представлены в табл. 3 (X] и Хг - соответственно толщина верхнего слоя и общая толщина МП).

3. Коэффициенты регрессии зависимостей структурных параметров, механических свойств и интенсивности износа РИ с МП от толщины верхнего слоя и общей толщины покрытия

Параметр Коэффициенты уравнения регрессии у = ао + аухп + а?хп + аухв2 + а^-Хп + а5-хв-хп

ао а\ а2 аг 04 а5

Полуширина рентгеновской линии р/;/, град 0,379 -0,097 -0,09 0,02 0,015 0,01

Параметр текстуры Зц 1^200 13,683 -0,083 -4,225 0,05 0,538 од

Коэффициент отслоения покрытия 0,433 -0,093 -0,105 0,02 0,015 0,01

Микротвердость ЯЦ) ГПа 34,649 1,333 -0,875 -0,2 0,3 -0,25

Интенсивность износа Л 7,72 -2,675 -1,842 0,365 0,171 0,215

Установлено, что общая толщина МП и толщина верхнего слоя практически не оказывают влияние на период кристаллической решетки. Увеличение толщины верхнего слоя МП ведет к повышению полуширины рентгеновской линии Рш и параметра текстуры J¡ll/J2oo (Рис- 5). Микротвердость МП определяется свойствами верхнего слоя. С увеличением его толщины микротвердость несколько возрастает (до 8%) (рис. 6), причем с увеличением общей толщины МП эта тенденция проявляется более ярко. Установлено, что прочность сцепления МП с инструментальной основой определяется составом и свойствами нижнего слоя. С уменьшением толщины нижнего слоя коэффициент отслоения снижается, что свидетельствует о повышении прочности сцепления покрытия с

4. Влияние состава ИП на структурные и механические свойства

Покрытие Микротвердость Нц, ГПа Коэффициент отслоения покрытия Модуль Юнга Е, ГПа Коэффициент интенсивности напряжений К] с, МПа-мш

т 24,2 1,1 307 3,39

ПАШ 30,5 0,91 369,0 4,07

ТШСгЯ 34,6 1,22 403 12,88

тш-тшсгя 39,2 0,38 423,7 4,57

тши-шш 40,6 0,29 463,9 5,57

ПАЮгИ-ТШИ 29,3 0,76 398,2 4,29

ПАШ-ПАШ 31,7 0,82 392,2 4,32

13 11 8

/¿00 5

1.1

град

0,7

0,5

0,3

\ 1 /

\

N

2

Рис 5. Влияние толщины верхнего слоя /¡гм/сж на параметр текстуры (1) и на полуширину рентгеновской линии (2) покрытия ТЬШ-ТШСЖ общей толщиной б мкм

42 г-

ГПа

36

33

Рис. 6. Влияние толщины слоя /¡ты/СУЛТ на микротвердость (1) и коэффициент отслоения (2) покрытия НАШ-ТШСй^ общей толщиной 6 мкм

инструментальной основой, и достигает минимального значения при его толщине равной 1,5 - 3,5 мкм в зависимости от общей толщины МП. Увеличение общей толщины покрытия практически не изменяет его микротвердость, но повышает коэффициент отслоения К0. Для МП ШШ- Ш18Ш выявлены аналогичные закономерности изменения структурных параметров и механических свойств от общей толщины МП и толщины верхнего слоя. В табл. 4 представлены сравнительные данные по механическим свойствам износостойких покрытий. Установлено, что по сравнению с однослойными покрытиями МП имеют более высокую микротвердость модуль Юнга Е, коэф-

фициент интенсивности напряжений К^ и более высокую прочность сцепления с инструментальной основой. Как видно из табл. 4, механические свойства МП определяются свойствами верхнего слоя. Изменение расположения слоев МП (МП не отвечающие принципу формирования)

ведет к снижению величин Е, К,е и повышению коэффициента отслоения Ко-

Определена оптимальная конструкция МП, обеспечивающая минимальную интенсивность износа РИ: общая толщина МП равна 6-7 мкм, толщина верхнего слоя -40 - 60 % от общей толщины МП (рис. 7).

На основании разработанных рекомендаций определены технологические режимы и компоновочные схемы установки для нанесения двухслойных МП. Разработаны трехслойные покрытия с адгезионным подслоем на основе титана и алюминия: Ш1-ШШ-Ш1СгЫ и ШШАШ-ШШгЫ. Установлено, что нанесение адгезионного подслоя не влияет на микротвердость МП, но существенно повышает прочность их сцепления с инструментальной основой. Интенсивность износа РИ с этими МП в 1,3 - 1,5 раза ниже по сравнению с двухслойными покрытиями. Выявлено, что меньшая интенсивность износа РИ с двухслойными и трехслойными покрытиями характерна при использовании покрытий с верхним слоем 77ЛЙ7ЛГ.

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.

Для оценки эффективности разработанных МП исследовали влияния износа РИ на контактные характеристики процесса резания, тепловое и напряженное состояния режущего клина инструмента. Установлено, что увеличение фаски износа по задней поверхности ведет к изменению контактных характеристик процесса резания, повышению количества теплоты, уходящей из РИ в заготовку. Это вызывает некоторое снижение температур у главной режущей кромки, сдвиг зоны максимальных температур от главной режущей кромки и смещению изотерм температуры в сторону задней поверхности (рис. 8, а). Увеличение нормальных и касательных нагрузок на задней поверхности РИ вызывает ухудшение напряженного состояния режущего клина инструмента (рис. 8, б), что проявляется в увеличении действующих в нем напряжений. Сдвиг зоны максимальных температур в сторону от режущей кромки и высокие напряжения приводят к образованию лунки износа на передней поверхности. Смещение зоны максимальных температур на вершине РИ в направлении от главной режущей кромки вдоль вспомогательной режущей кромки вызывает увеличение

ЬяАКгЫ--

Рис. 7. Влияние толщины верхнего слоя ктшСгЫ на интенсивность износа РИ с покрытием ТШЫ-ПА1Сг№ общая толщина МП: 1 - 5 мкм; 2-6 мкм; 3-7 мкм; ОМ - 30ХГСА; ИМ - Н13А; У= 88 м/мин; 5 = 0,2 м/мин; / = 4 мм

Рис. 8. Распределение температуры (а; °С) и напряжений 0Х (б; МПа) в режущем клине РИ с покрытием ПАШ-ПА1$1\Т\ сплошная линия - й3 = 0,05 мм, пунктирная - к3 = 0,4 мм; ОМ - ЗОХГСА; ИМ - Н13А; К= 80 м/мин; 5 = 0,15 м/мин; /= 4 мм

износа по вспомогательной задней поверхности и в дальнейшем приводит к катастрофическому износу РИ. Установлено, что лучшее тепловое и напряженное состояние режущего клина РИ обеспечивает МП с верхним слоем ТШБШ.

Применение разработанных двух- и трехслойных покрытий позволило повысить работоспособность токарных отрезных резцов в 1,8 - 2,6 раза при прорезке пазов в заготовках из стали ЗОХГСА ив 1,7-2,2 раза - из стали 12Х18Н10Т по сранению с покрытием ПК Максимальное повышение работоспособности РИ обеспечивает нанесение МП с верхним слоем ПАШИ. Работоспособность РИ с трехслойными покрытиями в 1,3 - 1,5 раз выше по сравнению с двухслойными (рис. 9).

150

100

50

а) б)

Рис. 9. Влияние МП на количество пазов, прорезанных РИ в заготовках из стали ЗОХГСА (а) и 12Х18Н10Т (б): N - количество обработанных деталей; 1 - Ш; 2 - ТЫШ-ТгА1СгЩ 3 - ТШ-ТШЫ-ТШСгК; 4 - ШШ-ШШ; 5 - ТШ-ПАШ-ШШ; а - Т5К10 (К= 80 м/мин; 5= 0,15 мм/об; Г = 4 мм); б - Н13А (У= 40 м/мин; 5 = 0,05 мм/об; / = 4 мм)

При опытно-промышленных испытаниях, проведенных в производственных условиях ООО «УАЗ-Техинструмент» (г. Ульяновск), зафиксировано повышение периода стойкости токарных отрезных резцов с твердосплавными не-перетачиваемыми пластинами при обработке заготовок из различных материа-

лов в 1,5 - 2,2 раза по сравнению с РИ с ИП 77,¥, и в 2,7 - 3,9 по сравнению с РИ без покрытия. Технологические рекомендации по нанесению покрытий переданы ООО «УАЗ-Техинструмент» для использования в производстве. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный курс и лабораторный практикум подготовки специалистов по магистерской программе 552901 - «Технология машиностроения».

3. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

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

1. Разработана методика расчета тепловых полей в режущем клине токарных отрезных резцов, учитывающая условия стесненного резания, в которых находятся контактные площадки РИ в процессе обработки. Адекватность методики подтверждена исследованиями износа РИ.

2. Выявлены закономерности влияния состава ИП на контактные характеристики процесса резания, тепловое и напряженное состояние режущего клина токарных отрезных резцов. Установлено, что эффективность ИП в условиях стесненного резания несколько меньше, чем при свободном резании. Наиболее благоприятное изменение контактных характеристик, теплового и напряженного состояния РИ обеспечивают трехэлементные нитридные покрытия.

3. На основе анализа результатов исследования контактных процессов, теплового и напряженного состояния токарных отрезных резцов сформулированы требования к МП и уточнен принцип формирования МП для РИ, работающих при продольном точении, применительно к стесненным условиям резания.

4. Выявлены связи структурных параметров, механических свойств МП и интенсивности износа РИ с общей толщиной МП и толщиной отдельных его слоев. Определены рациональные конструкции МП, позволившие минимизировать интенсивность износа токарных отрезных резцов: общая толщина МП равна 6 - 7 мкм, толщина верхнего слоя - 40 - 60 % от общей толщины покрытия.

5. Установлено, что структурные параметры МП зависят от толщины верхнего слоя, а общая толщина покрытия оказывает на них несущественное влияние. Увеличение толщины верхнего слоя МП вызывает рост полуширины рентгеновской линии и снижение параметра текстуры, что свидетельствует о микродеформации кристаллической решетки и изменении механических свойств МП.

6. Установлено, что механические свойства МП (микротвердость, модуль Юнга, коэффициент интенсивности напряжений) определяются составом верхнего слоя и возрастают с увеличением его толщины. Прочность сцепления МП с инструментальной основой определяется составом нижнего слоя МП и имеет наибольшую величину при толщине нижнего слоя 1,5 - 3,5 мкм в зависимости от общей толщины покрытия. Нарушение принципа формирования МП ведет к снижению механических свойств и прочности сцепления МП с инструментальной основой.

7. С учетом полученных рекомендаций по составу, механическим свойствам, толщинам слоев и общей толщине МП разработаны технологические режимы и компоновочные схемы установки для нанесения МП.

8. Использование в качестве верхнего слоя МП трехэлементных нитридов обеспечивает благоприятные контактные характеристики, тепловое и напряженное состояние режущего клина РИ по сравнению с РИ с покрытием TiN. Увеличение износа РИ ведет к ухудшению напряженного состояния режущего клина инструмента, смещению зоны максимальных температур у вершин РИ в направлении от главной режущей кромки и повышению износа на вспомогательной режущей кромке.

9. Примейение разработанных двухслойных и трехслойных покрытий повышает работоспособность РИ в 1,8 - 2,6 раза при обработке заготовок из стали ЗОХГСА и в 1,7 - 2,2 раза - из стали 12Х18Н10Т по сравнению с ИП TiN в зависимости от конструкции МП, обрабатываемого материала и режима обработки.

Опытно-промышленными испытаниями, проведенными в производственных условиях ООО «УАЗ-Техинструмент» (г. Ульяновск), подтверждена высокая эффективность разработанных МП. Технологические рекомендации по нанесению покрытий переданы ООО «УАЗ-Техинструмент» для использования в производстве. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный курс и лабораторный практикум подготовки специалистов по магистерской программе 552901 - «Технология машиностроения».

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

Публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ:

1. Табаков, В. П. Влияние покрытий на тепловое и напряженное состояние режущего инструмента при отрезке заготовок из конструкционных сталей / В. П. Табаков, С. С. Поро-хин // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2010. - № 5. - С. 22-26.

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

3. Пат. 2268321 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/06, 14/48. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента / Табаков В. П., Ширманов Н. А., Циркин А. В., Чихранов А. В., Порохин С. С.; заявитель и патентообладатель Ульян, госуд. тех. ун-т. - № 2004117034/02; заявл. 04.06.2004; опубл. 20.01.2006, Бюл. № 02. - 6 с.

4. Пат. 2269601 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/06, 14/48. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента / Табаков В. П., Ширманов Н. А., Циркин А. В., Чихранов А. В., Порохин С. С.; заявитель и патентообладатель Ульян, госуд. тех. ун-т. - № 2004117035/02; заявл. 04.06.2004; опубл. 10.02.2006, Бюл. № 04. - 6 с.

5. Пат. 2266975 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/06, 14/48. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента / Табаков В. П., Ширманов Н. А., Циркин А. В., Чихранов А. В., Порохин С. С.; заявитель и патентообладатель Ульян, госуд. тех. ун-т. -№ 2004117037/02; заявл. 04.06.2004; опубл. 27.12.2005, Бюл. № 36. - 6 с.

6. Пат. 2268320 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/06, 14/48. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента / Табаков В. П., Ширманов Н. А., Циркин А. В., Чихранов А. В., Порохин С. С.; заявитель и патентообладатель Ульян, госуд. тех. ун-т. -№ 2004117032/02; заявл. 04.06.2004; опубл. 20.01.2006, Бюл. № 02. - 6 с.

Публикации в других изданиях и патенты на полезные модели:

7. Циркин, A.B. Исследование влияния толщины износостойкого покрытия на работоспособность твердосплавного инструмента / A.B. Циркин, С. С. Порохин И Молодежь Поволжья - науке будущего (ЗМНТК-2004): сб. трудов всероссийской заочной молодежной на-учно-тех. конф. - Ульяновск: УлГТУ, 2004. - С. 139-142.

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

9. Табаков, В. П. Модуль Юнга и трещиностойкость износостойких покрытий КИБ /

B. П. Табаков, Л. JI. Ильичев, А. В. Циркин, С. С. Порохин II Прочность и разрушение материалов конструкций: материалы 4-ой междун. науч. конф. - Москва, 2005. - С. 177-178.

10. Табаков,' В. П. Совершенствование износостойких покрытий для токарной обработки / В. П. Табаков, А. В. Рандин, А. В. Циркин, С. С. Порохин // Фундаментальные исследования. - 2005. - № 8. - С. 95-96.

11. Циркин, А. В. Катод электродугового испарителя для нанесения износостойких покрытий / А. В. Циркин, С.С. Порохин // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2005. -№ 11. -С. 40-43.

12. Циркин, А. В. Современные износостойкие покрытия режущих инструментов: направления развития / А. В. Циркин, И. В. Латышев, С. С. Порохин // Вузовская наука в современных условиях: тезисы докладов 41 научно-тех. конф. - Ульяновск: УлГТУ, 2007. -

C. 43.

13. Циркин, А. В. Износостойкие покрытия для режущего инструмента, работающего в стесненных условиях резания / А. В. Циркин, С. С. Порохин, Д. И. Сагитов // Вузовская наука в современных условиях: тезисы докладов 43 научно-тех. конф. - Ульяновск: УлГТУ, 2009.-С. 43

14. Табаков, В. П. Исследование контактных и тепловых процессов при отрезке заготовок инструментом с износостойкими покрытиями / В. П. Табаков, А. В. Циркин, С. С. Порохин, Д. И. Сагитов // Материалы ВНТК «Повышение эффективности механообработки на основе моделирования физических явлений». - Рыбинск, 2009. - С. 32-34.

15. Пат. на полезную модель 43878 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/32. Режущий инструмент с многослойным покрытием / Табаков В. П., Циркин А. В., Порохин С. С., Чихранов А. В.; заявитель и патентообладатель Ульян, госуд. тех. ун-т. - № 2004119226/22; заявл. 25.06.2004; опубл. 10.02.2005, Бюл. № 04. - 7 с.

16. Пат. на полезную модель 49822 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/32. Режущий инструмент с многослойным покрытием / Табаков В. П., Циркин А. В., Порохин С. С., Чихранов А. В.; заявитель и патентообладатель Ульян, госуд. тех. ун-т. - № 2004135477/22; заявл. 03.12.2004; опубл. 10.12.2005, Бюл. № 34. - 7 с.

17. Пат. на полезную модель 54039 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/32. Режущий инструмент с многослойным покрытием / Табаков В. П., Циркин А. В., Порохин С. С., Чихранов А. В., Ширманов Н. А.; заявитель и патентообладатель Ульян, госуд. тех. ун-т. -№ 2005134103/22; заявл. 03.11.2005; опубл. 10.06.2006, Бюл. № 16. - 6 с.

18. Пат. на полезную модель 54042 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/32. Режущий инструмент с многослойным покрытием / Табаков В. П., Циркин А. В., Порохин С. С., Чихранов А. В., Смирнов М. Ю.; заявитель и патентообладатель Ульян, госуд. тех. ун-т. -№ 2004135477/22; заявл. 03.11.2005; опубл. 10.06.2006, Бюл. № 16. - 7 с.

19. Пат. на полезную модель 59626 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 14/32. Режущий инструмент с многослойным покрытием I Табаков В. П., Циркин А. В., Порохин С. С., Чихранов А. В.; заявитель и патентообладатель Ульян, госуд. тех. ун-т. - № 2006122086/22; заявл. 20.06.2006; опубл. 27.12.2006, Бюл. № 36. - 6 с.

ПОРОХИН Сергей Сергеевич

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ СТЕСНЕННОГО РЕЗАНИЯ, ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ

Автореферат

Подписано в печать 19.05.2010. Формат 60x84/16. Усл. п. л. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ 573.

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

Список основных сокращений и обозначений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ С ИЗНОСОСТОЙКИМИ ПОКРЫТИЯМИ НА ОПЕРАЦИЯХ ОТРЕЗКИ

ЗАГОТОВОК. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ.

1.1 Особенности процесса резания и пути повышения эффективности отрезных резцов на операциях отрезки заготовок и прорезки канавок.

1.2. Эффективность применения покрытий на операциях механической обработки.

1.3. Влияние условий процесса резания на износ и эффективность инструмента с износостойкими покрытиями.

1.4. Выводы. Цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Инструментальные и обрабатываемые материалы.

2.2. Оборудование для нанесения покрытий.

2.3. Методика исследования параметров структуры и механических свойств покрытий.

2.4. Измерительный комплекс для исследования сил резания.

2.5. Исследование влияния конструкции многослойного покрытия на работоспособность режущего инструмента.

2.6. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований.

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБОРА ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ОПЕРАЦИИ ОТРЕЗКИ ЗАГОТОВОК.

3.1. Исследование параметров структуры и механических свойств износостойких покрытий.

3.2. Исследование контактных характеристик процесса резания.

3.3. Исследование теплового состояния режущего инструмента с покрытием.

3.4. Исследование напряженного состояния режущего клина инструмента с покрытиями.

3.5 Требования, предъявляемые к покрытиям, и принцип формирования многослойного покрытия для режущего инструмента на операциях точения.

3.6 Выводы.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ МНОГОСЛОЙНЫХ

ПОКРЫТИЙ.

4.1. Технология нанесения многослойных покрытий.

4.2. Исследование структурных параметров покрытий.

4.3. Исследование интенсивности износа режущего инструмента.

4.4. Исследование эффективности перспективных конструкций многослойных покрытий.

4.5. Выводы.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩЕГО

ИНСТРУМЕНТА С МНОГОСЛОЙНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ.

5.1. Исследование контактных и тепловых процессов при резании инструментом с покрытиями.

5.2. Исследование работоспособности режущего инструмента с разработанными покрытиями.

5.3. Опытно-промышленные испытания режущего инструмента с многослойными покрытиями.

5.4. Экономическая эффективность применения твердосплавного режущего инструмента с многослойными покрытиями.

5.5. Выводы.

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 народно-хозяйственной 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 (Ул-ГТУ) в рамках госбюджетных НИР УлГТУ и федеральной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2010 годы)».

В настоящей работе представлены результаты теоретико-экспериментальных исследований механизма изнашивания, теплового и напряженного состояния режущего клина отрезного 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 оценки теплового состояния токарного отрезного резца, работающего в условиях стесненного резания.

2. Результаты теоретико-экспериментальных исследований влияния состава покрытий на тепловое и напряженное состояние режущего клина инструмента на операциях отрезки заготовок и прорезки канавок.

3. Результаты экспериментальных исследований влияния конструкции многослойных покрытий на их структурные параметры, механические свойства и изнашивание режущего инструмента.

4. Новые конструкции многослойных покрытий, предназначенные для режущего инструмента, работающего на операциях отрезки заготовок и прорезки канавок.

5. Результаты экспериментальных исследований работоспособности режущего инструмента с разработанными многослойными покрытиями при точении канавок 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 конструкции многослойных покрытий, обеспечивающие высокую работоспособность токарных отрезных резцов;

- разработаны технологические рекомендации по составам слоев, общей толщине и соотношению толщин слоев многослойного покрытия, предназначенных для токарных отрезных резцов, работающих в стесненных условиях резания;

- разработаны технологические параметры нанесения многослойных покрытий;

- опытно-промышленные испытания, выполненные в производственных условиях ООО «УАЗ-Техинструмент» (г. Ульяновск), подтвердили высокую работоспособность режущего инструмента с разработанными многослойными покрытиями. Технологические рекомендации по нанесению покрытий переданы ООО «УАЗ-Техинструмент» для использования в производстве.

Основные положения доложены на международных, всероссийских, региональных конференциях, научно-технических семинарах. По теме диссертации опубликовано 19 работ, в т.ч. 2 статьи в журналах по перечню ВАК, получено 4 патента на изобретение и 5 патентов на полезные модели.