автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение работоспособности твердосплавного инструмента при непрерывном точении на основе разработки многослойных покрытий

На правах рукописи

ЕРМОЛАЕВ АНДРЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТВЕРДОСПЛАВНОГО ИНСТРУМЕНТАПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ТОЧЕНИИ НАОСНОВЕ РАЗРАБОТКИ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ

Специальность 05.03.01 -Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск - 2004

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

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

В.П. ТАБАКОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

В.М. ШУМЯЧЕР

кандидат технических наук СЕ. ВЕДРОВ

Ведущая организация - ОАО «Утес», г. Ульяновск

Защита диссертации состоится « 16 » декабря 2004 г. в 14:30 на заседании диссертационного совета К 212.277.01 в первом корпусе Ульяновского государственного технического университета по адресу: г. Ульяновск, ул. Энгельса, 3 (почтовый адрес: 432700, ГСП, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УлГТУ.

Автореферат разослан ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета у —

кандидат технических наук, профессос-;^^-1^^^ у Гурьянихин

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). Однако зачастую стойкость РИ с однослойными покрытиями недостаточна. Для повышения работоспособности РИ находят применение многослойные покрытия (МП). Несмотря на определенные успехи, достигнутые в области разработки таких покрытий, механизм их влияния на изнашивание и разрушение РИ с покрытием до конца не раскрыт. Отсутствуют данные о характере и механизме разрушения МП, не выявлены требования, предъявляемые к покрытиям для обеспечения максимальной эффективности РИ при непрерывном резании, не сформулированы принципы их построения. Остаются нерешенными вопросы, связанные с конструированием МП: определением количества слоев и их физико-механических свойств, их взаимного расположения и соотношения толщин. Требуют дальнейшего развития знания о механизме влияния конструкции МП на структурные параметры, механические свойства и работоспособность РИ.

D связи о этим тома дисиртационной работы, посвящённой дальнейшему повышению работоспособности РИ с покрытиями, является актуальной.

Автор защищает: 1. Результаты теоретико-экспериментальных исследований РИ с покрытиями различного состава на операциях непрерывного точения, в частности механизма разрушения покрытия, результаты исследований физико-механических свойств однослойных покрытий и аналитических исследований влияния состава покрытия на тепловое и напряженное состояние режущего клина РИ.

2. Предлагаемый принцип формирования МП для РИ, работающего в условиях непрерывного точения, и результаты экспериментальной проверки его справедливости.

3. Результаты экспериментальных исследований влияния конструкций МП на их структурные параметры, механические свойства, динамику разрушения и интенсивность изнашивания РИ.

3. Технологические режимы нанесения МП на твердосплавный РИ, работающий в условиях непрерывного точения.

4. Результаты экспериментальных исследований работоспособности РИ с разработанными МП при токарной обработке заготовок из углеродистой, низколегированной и нержавеющей сталей, а также результаты опытно-промышленных испытаний.

Цель работы: повышение работоспособности твердосплавного РИ на операциях точения путем нанесения многослойных покрытий.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: 1) Исследован механизм износа, тепловое и напряженное состояние РИ с покрытиями на операциях непрерывного точения. 2) По результатам исследований механизма разрушения покрытия, анализа теплового и напряженного состояния режущего клина РИ выявлены требования, предьядлломме к и предложен принцип формирования МП для РИ, рфсШКн^^^^цорях н ¡прерывного

СП

о»

точения. 3) Разработаны технологические процессы нанесения МП. 4) На основе анализа структурных параметров, механических свойств и характера износа РИ разработаны конструкции МП. 5) Исследована работоспособность РИ с разработанными МП. 6) Проведена оценка эффективности РИ с разработанными МП в условиях действующего производства.

Научная новизна:

1. Развиты представления о механизме износа РИ с покрытиями на операциях непрерывного точения, связанные с влиянием на него теплового и напряженного состояния режущего клина инструмента.

2. Предложен принцип построения МП для РИ, работающих в условиях непрерывного точения.

3. Выявлен механизм влияния конструкции МП (состава слоев, их толщины и общей толщины МП) на его структурные параметры, механические свойства и интенсивность износа РИ.

4. Предложены эмпирические зависимости, характеризующие связи конструкций МП с их структурными параметрами, механическими свойствами и интенсивностью износа РИ, а также связи периода стойкости РИ с элементами режима резания.

Практическая ценность и реализация работы: 1. Разработаны конструкции МП и рекомендации по их толщинам и толщинам отдельных слоев, обеспечивающим минимальную интенсивность изнашивания РИ на операциях непрерывного точения.

2. Разработаны технологические режимы ионной очистки инструментальной основы и конденсации МП.

3. Опытно-промышленными испытаниями, выполненными в производственных условиях ОАО «Автодеталь-Сервис» (г. Ульяновск) и ОАО «Утес» (г. Ульяновск), подтверждена высокая работоспособность РИ с разработанными МП.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-технических конференциях (НТК) УлГТУ в 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004 гг.; международных НТК «Молодежь - науке будущего», г. Набережные Челны, 2000 г., «Автоматизация и информатизация в машиностроении - 2000» , г. Тула, 2000 г., «Пленки и покрытия - 2001», г. Санкт-Петербург, 2001 г., «Физика прочности и пластичности материалов», г. Тольятти, 2003 г., «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков», г. Пенза, 2003 г., «Актуальные проблемы конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства», г. Волгоград, 2003 г., «Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций», г. Санкт-Петербург, 2003 г.; всероссийских НТК «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков», г. Рыбинск, 2000 и 2002 гг., «Взгляд в будущее», г. Ульяновск, 2000 г., «Молодежь Поволжья -науке будущего», г. Ульяновск, 2003 г., «Современные проблемы машиностроения и транспорта», г. Ульяновск, 2003 г.; на научно-технических семинарах кафедр «Технолргия машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты» УЛГГУ В.2003; и. 5004 п\: на заседании научно-технического совета

машиностроительного факультета УлГТУ в 2004 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, получено 5 патентов на изобретения и свидетельств на полезные модели.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (167 наименований) и приложений (13 страниц), включает 172 страницы машинописного текста, 67 рисунков и 29 таблиц.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе представлен анализ состояния проблемы повышения работоспособности РИ путем нанесения износостойких покрытий. Показана эффективность применяемых покрытий на операциях непрерывного резания и способы их получения, выявлены преимущества и недостатки различных методов получения покрытий. Рассмотрен механизм разрушения РИ в условиях непрерывного точения. Показано, что основной причиной потери работоспособности твердосплавного инструмента с износостойким покрытием при точении заготовок из конструкционных сталей является разрушение покрытия в результате образования в нем трещин, появляющихся вследствие упруго-пластических деформаций режущего клина и адгезионно-усталостных процессов на передней поверхности РИ.

Выявлены наиболее эффективные направления совершенствования РИ с покрытиями, основным из которых является создание МП, реализующих принцип разделения функций между слоями. Показаны существующие подходы к построению МП, основная масса которых не учитывает условия обработки. Отмечается отсутствие четко сформулированных принципов построения МП для РИ, работающего в условиях непрерывного резания, противоречивость рекомендаций по выбору общей толщины МП и толщин отдельных слоев, недостаточность данных по механизму влияния конструкции МП на процессы износа и разрушения РИ при точении.

В заключение сформулированы цель и задачи работы, приведенные выше.

Во второй главе представлены результаты теоретико-экспериментальных исследований механизма изнашивания, теплового и напряженного состояния РИ с покрытиями различного состава на операции точения. На основании полученных результатов исследований предложен и экспериментально проверен принцип построения МП для операций непрерывного точения.

Исследовали твердосплавные пластины МК8 с однослойными покрытиями ТШ, ТЮК, (Т1,/г)К и (Т1,/г)СК при точении заготовок из стали 30ХГСА (табл. 1). Влияние покрытий на механизм их разрушения в процессе резания изучали по характеру образующихся в них трещин, времени до их появления и величине опускания вершины режущего клина Нг Установлено, что динамика образования трещин зависит от состава покрытия и режимов резания. Нанесе-

ние покрытий значительно снижает упруго-пластическую деформацию режущего клина РИ, при этом в большей степени это обеспечивают покрытия сложного состава. Наименьшая интенсивность процессов трещинообразования в материале покрытия также характерна для РИ с покрытиями сложного состава, что связано с их высокими физико-механическими свойствами, высоким уровнем сжимающих остаточных напряжений и наличием в них микрослоистости. По увеличению времени до образования трещин в покрытии их можно выстроить в следующий ряд: ТЮК, (Т1,/г)СК, (И,/г)К

1. Структурные параметры и механические свойства покрытий

Покрытие Сто, МПа Ко Нц, ГПа

- (720 ± 120) 0,8 ± 0,3 21,2 + 0,8

Т^ -(2890+140) 1,5 ±0,3 29,4 ± 0,9

- (2660 ± 90) 1,2 + 0,2 33,2 ±1,1

(Т1,/г)СК -(3250 ±200) 1,7 ±0,3 37,6 ± 2,3

Тепловое состояние РИ оценивали по интенсивности тепловых источников, мощности тепловых потоков, температуре на контактных площадках и в режущем клине РИ. Для определения контактных температур и тепловых потоков была выбрана экспериментально-аналитическая методика определения температур в РИ, предложенная А.Н. Резниковым. Температурные поля в режущем клине определяли методом конечных элементов с использованием пакета прикладных программ Л№У8. Исходные данные по силам резания, длине контакта стружки с передней поверхностью и коэффициенту укорочения стружки определяли экспериментально. Установлено, что нанесение покрытия изменяет тепловой баланс процесса резания, снижая контактные температуры и долю теплоты, поступающей в РИ (табл. 2). Наблюдающееся при этом смещение изотерм максимальных температур в режущем клине определяется составом покрытия (рис. 1). Лучшее тепловое состояние обеспечивают нитридные покры-

2. Влияние состава покрытия на тепловой баланс процесса резания

Режим резания Покрытие Мощность теплового потока, 10"8 Вт/с Тепловой баланс, %

стружка РИ заготовка

V = 200 Без покрытия 4,039 66,6 19,2 14,2

м/мин; 3,060 74,5 11,8 13,7

8 = 0,3 Т^ 3,110 73,7 12,7 13,6

мм/об; сдгг^ 3,196 72,2 13,8 14,0

1= 1 мм (Т1,/г)СК 3,283 71,4 14,4 14,2

Рис. 1. Влияние состава покрытия на распределение температуры в режущем клине (расчет): сплошная линия - без покрытия, пунктирная - Т1М, штрих пунктирная линия - (Т1,2г)М

тия по сравнению с карбонитридны-ми и многоэлементные покрытия по сравнению с одноэлементными.

Напряженное состояние РИ оценивали по распределению эквивалентных напряжений в режущем клине оэкв, коэффициенту запаса пластической прочности пт и главным нормальным напряжения в материале покрытия 07 и а2.. Распреде- РиС. 3. Влияние состава покрытия на распределение напряжений сгзкв определяли ление нормальных напряжений <Ц в материале

покрытия по площадке контакта на передней поверхности инструмента: V = 200 м/мин; 8 = 0,3 мм/об; 1 = 1 мм; 1 - ИМ; 2 - ТСМ З-СП^г^-ЦП^СМ

численным методом с использованием пакета Л№У8. Выявлено, что в процессе резания в режущем клине РИ образуются сжимающие напряжения, величина которых определяется контактными нагрузками, температурой в зоне резания и остаточными напряжениям в материале покрытия Наибольшие знамения эквивалентных напряжений наблюдаются в зонах максимального изнашивания и разрушения РИ — у вершины режущего клина и на участке контакта стружки с передней поверхностью, длина которого равна (0,3 - 0,5)- Сг (рис. 2). В наибольшей степени снижают величину и повышают запас пластической прочности режущего клина РИ покрытия на основе нитридов, для покрытий на основе карбонитри-дов характерны более высокие значения напряжений. Наибольшее снижение ажв и наибольший коэффициент запаса пластической прочности имеют место при нанесении покрытия (Т1,/г)М В покрытиях в процессе резания формируются сжимающие напряжения, тормозящие процессы трещинообразования (см. рис. 3). Больший уровень напряже-

ний характерен для карбонитридных покрытий (ПСМ и (Т1,/г)СМ) по сравнению с нитридными (рис. 3), что объясняется высоким уровнем остаточных сжимающих напряжений в карбонитридных покрытиях

Полученные результаты исследований механизма износа РИ с покрытием, теплового и напряженного состояния режущего клина позволили сформулировать требования к из-

1200 МПа 800 Оокв 600

400 200 0

1

3

2

4

0,0 ОД 0,4 0,6 0,8 1,0

х! = х/С-

носостойким покрытиям инструмен- Рис. 2. Влияние состава покрытия на распреде-

та, работающего в условиях непре- ление эквивалентных напряжений >стэк, по перед-

рывного точения. Во-первых, покры- ней поверхности: V = 200 м/мин; 8 = 0,3 мм/об;

обеспечивать мак-- 1 = 1 мм; 1 - без шкршищ 2 - Т!М; 3 - ПС^

тие должно мальное снижение эквивалентных

4-(Т1,гг)М;5-(Шг)СМ

напряжений в режущем клине РИ для повышения его формоустойчивости за счет создания благоприятных условий контактного взаимодействия. Выпблне-ние данного требования приведет к увеличению времени работы РИ до начала образования трещин в покрытии. Во-вторых, покрытие должно иметь высокий уровень остаточных сжимающих напряжений, что будет способствовать формированию в покрытии в процессе резания высоких сжимающих нормальных напряжений. Выполнение этого требования снизит интенсивность процесса трещинообразования. В-третьих, должна быть обеспечена высокая прочность сцепления покрытия с инструментальной основой, что позволит увеличить время работы РИ до полного разрушения покрытия на контактной площадке по передней поверхности.

Перечисленные выше требования невозможно реализовать в однослойном покрытии. Максимальное снижение эквивалентных напряжений ажв в материале режущего клина обеспечивают нитридные покрытия, при этом минимальный уровень акв характерен для РИ с покрытием сложного состава (Т1^г)М. Максимальный уровень остаточных и нормальных сжимающих напряжений в процессе резания характерен для многоэлементных нитридных покрытии и юфбсшш'ридшх покрытий иск и (Т),2г)ск. при этом эти

покрытия уступают Т1М по прочности сцепления с инструментальной основой. Перечисленные выше требования можно реализовать только в МП, которое должно иметь как минимум два слоя: верхний слой должен обеспечивать максимальное снижение эквивалентных напряжений в режущем клине РИ (для повышения,- его формоустойчивости) при высоких остаточных сжимающих напряжениях (для обеспечения высоких нормальных напряжений в материале покрытия в процессе резания, снижающих интенсивность трещинообразова-ния); нижний слой должен обеспечивать высокую прочность сцепления покрытия с инструментальной основой

Для экспериментальной проверки предложенного принципа формирования МП исследовали два покрытия на основе Т1М и Т1СМ, имеющие разное взаимное расположение слоев: Т1М-Т1СМ и Т1СМ-Т1М, а также покрытие Т1М-(Т1,7г)К Покрытия ™-Т1СМ и (П^г)М удовлетворяли предложенному принципу, а Т1СМ-Т1М ему не отвечало. Определяли величину опускания вершины режущего клина Нр время Т2 до образования попереч-

1

3

2

Конструкция покрытия

Рис. 4. Влияние конструкции многослойного покрытия на величину опускания вершины режущего клина Ьг (а), время Т2 до образования продольных трещин (б) и интенсивность износа J (в) при точении заготовок из стали ЗОХГСА: V = 210 м/мин; 8 = 0,11 мм/об; 1 - ™-Т1СМ; 2 - Т1СМ-Т1М; 3 - ™-(Т12г)М

ных трещин на участке пластического контакта и интенсивность износа / по задней поверхности РИ при точении заготовок из стали ЗОХГСА (рис. 4).

Проведенные исследования подтвердили справедливость предложенного принципа построения МП для условий непрерывного точения и позволили предложить следующие конструкции МП: TiN-(Ti,Zr)N; TiN-TiCN. Верхний слой первого покрытия удовлетворяет требованию обеспечения высокой фор-моустойчивости режущего клина и высокой трещиностойкости материала покрытия, верхний слой второго покрытия - требованию обеспечения высоких сжимающих напряжений в материале покрытия для снижения интенсивности трещинообразования.

В третьей главе представлена общая методика проведения экспериментальных исследований структурных параметров, механических свойств покрытий и работоспособности РИ. Использовали неперетачиваемые твердосплавные пластины МК8 производства СП «MKTC-HERTEL» формы 03111-120408 (ГОСТ 19064-80) и Т5К10 формы 03111-120408 (ГОСТ 19049-80). Обрабатывали заготовки из малолегированной стали ЗОХГСА (ГОСТ 4543 - 71), штампо-вой стали 5ХНМ (ГОСТ 5950 — 73) и нержавеющей стали аустенитного класса 12Х18Ш0Т (ГОСТ 5632. 72).

Износостойкие ионно-плазменные покрытия наносили на установке «Бу-лат-бТ». В качестве материалов катодов использовали титановый сплав ВТ1-0 и циркониевый сплав Э-110. При напылении покрытия (Т^А1^ применяли составной катод, корпус которого выполнен из алюминиевого сплава, а вставки из титана. Структурные исследования образцов с покрытиями проводили методами рентгеновской дифрактометрии на установке «ДРОН - ЗМ» с использованием фильтрованного Сика - излучения в режиме пошаговой съемки. Микротвердость покрытий измеряли с использованием пирамиды Виккерса на микротвердомере ПМТ-3. Прочность сцепления покрытия с инструментальной основой оценивали методом вдавливания алмазного конического индентора с использованием твердомера ТК-2М.

Работоспособность РИ исследовали при продольном точении заготовок на токарно-винторезном станке модели 16К20, оснащенном бесступенчатым приводом главного движения. Использовали проходные резцы с механическим креплением режущих пластин

Точение выполняли без применения СОЖ. Работоспособность оценивали по интенсивности износа РИ при определении рациональной конструкции МП и по величине фаски износа по задней поверхности при проведении стойкост-ных исследований. Фаску износа измеряли на микроскопе БМИ-Щ.

Планирование эксперимента и построение регрессионных моделей при определении рациональной конструкции МП проводили с использованием симплекс-суммируемого ротатабельного плана второго порядка, для получения эмпирических моделей периода стойкости РИ использовали метод полного факторного эксперимента.

В четвертой главе содержатся результаты исследований влияния конструкции МП на его структурные параметры, механические свойства и интенсивность износа РИ с целью выявления их рациональной конструкции. Исследова-

ли двухслойные покрытия ТШ-Т1СК и ТШ-СП^г)^ Толщиной верхнего слоя МП варьировали в пределах (2 - 6) мкм, общей толщиной - от 6 до 10 мкм. Регрессионные модели структурных параметров и механических свойств покрытий приведены в табл. 3 (х„, х„ - соответственно толщина верхнего слоя и общая толщина МП).

Установлено, что увеличение толщины верхнего слоя ведет к повышению периода кристаллической решетки и уровня остаточных напряжений сжатия. В то же время несколько снижается параметр текстуры, а величина полуширины рентгеновской линии практически остается неизменной.

3. Коэффициенты регрессии зависимостей структурных параметров и механических свойств многослойных покрытий Т1К-Т1СК и ТК-(Т1,/г)К от толщины верхнего слоя и общей толщины покрытия

Параметр Коэффициенты регрессии (у = а0 + а/-хв + а2-хп + ауХе + а4-хпг + аухе-х„)

а а, а, аз а4 а5

я,А 3,482 0,042 0,180 -0,004 -0,011

4,038 0,058 0,027 -0,005 -0,001 -

•¡111^200 -71,5 13,9 16,1 -0,9 -0,6 -1,2

-120,3 5,8 31,7 -1,5 -2,1 1,0

рии град 0,45 0,03 -0,01 - -

0,67 0,01 0,16 - - -

Сто, МПа 5500 57 143 22 92 52

3294 157 340 21 21 10

ГПа -21,6 1,8 8,9 -0,2 -0,5 -

-31,9 зд П,7 -0,2 -0,7 -

К0 8,1 1,2 5,2 0,4 - -

2,3 -0,2 -0,5 - - -

Примечание: в числителе приведены данные для МП Т1К-Т1СК, в знамена-

теле - для МП ™-(Т1,/г)К

Микротвердость определяется свойствами верхнего слоя и соотношением толщин слоев МП (рис. 5). Максимальную микротвердость имеют МП толщиной 8 мкм с верхним слоем (Т1,/г)К, которая на (18 - 35) % превосходит микротвердость МП Т1К-Т1СК и в 1,6 раза покрытие Т1№

Выявлено, что прочность сцепления покрытия с инструментальной основой определяется свойствами нижнего слоя МП. Минимальные значения коэффициента отслоения имеют место при толщине слоя Т1К, составляющей (50 -70) % от общей толщины МП. Наибольшая прочность сцепления МП с инструментальной основой характерна для МП толщиной 8 мкм, при этом минимальный коэффициент отслоения присущ МП с верхним слоем (Т1,/г)К. Коэффициент отслоения МП в 1,3 - 8,0 раз ниже по сравнению с покрытием Т1К.

Рис. 5. Влияние толщины верхнего слоя Ь, многослойного покрытия толщиной 8 мкм на микротвердость Нц (1, 3) и коэффициент отслоения Ко (2, 4): 1, 2 - ПК-ТЮК; 3,4-Т1К-(Т1,2г)К

Определены рациональные конструкции МП (общая толщина МП и толщина отдельных слоев), обеспечивающие минимальную интенсивность износа РИ. При точении со скоростью резания V = 160 м/мин и подачей 8 = 0,3 мм/об более эффективны МП общей толщиной 6 мкм при толщине верхнего слоя в (35 - 50) %; при работе со скоростью резания V = 200 м/мин и подачей 8 = 0,11 мм/об предпочтительнее МП общей толщиной 8 мкм при толщине верхнего слоя (50 - 65) % от общей толщины покрытия (рис. 6).

На основе полученных рекомендаций по рациональным конструкциям МП были разработаны двухслойные покрытия Т1К-(Т1,Л1)К и трехслойные

- Т1К-Т1СК-(Т1,/г)К. Выявлено, что формоустойчивость режущего клина и динамика образования трещин на участке пластического контакта стружки с передней поверхностью РИ определяется составом верхнего слоя МП. Использование в качестве верхнего слоя покрытия (Т1,Л1)К повышает трещиностойкость МП по сравнению с МП Т1К-ТЮК, но уступает по данному показателю покрытию Т1К-(Т1,/г)К. Время Т2 до образования трещин для него выше по сравнению с МП Т1К-ТЮК на 84 %, но меньше на 11 % по сравнению с Т1К-(Т1,/г)К Наибольшее время Т2 характерно для трехслойного покрытия. Наличие в нем дополнительных границ между слоями повышает время до образования трещин на (6,5 - 18,0) % по сравнению с двухслойным покрытием Т1К-(Т1,/г)К в зависимости от режима обработки.

Интенсивность износа РИ с двухслойными покрытиями и верхним слоем из сложного нитрида (Т1,/г)К в 1,5 - 2,2 раза ниже по сравнению с покрытиями, имеющим верхний слой ТЮК или (Т1,Л1)К. РИ с трехслойным покрытием Т1К-ТЮК-(Т1,/г)К в 3,4 -7,2 раза более износостойки, чем РИ с Рис. 6. Влияние т°лщины верхнего слш ь.

т.,, , „ ~ , многослойного покрытия толщиной 8 мкм на

покрытием ив 1,2-3,1 раза по „,, т „ _

г ' ' г интенсивность износа РИ J при токарной об-

сравнению с двухслойным покрытием работке заготовок из стали ЗОХГСА: Т1К-Т1К-ТЮК в зависимости от режима ТЮК (I, 2), ПК-СП^ГЖ (3, 4); резания и конструкции МП. Высокая 1, 3 - V = 160 м/мин; 8 = 0,3 мм/об; эффективность МП с верхним слоем 2>4 - 'V = 200 м/м™; в = °,И мм/о6

(П,/г)Ы обусловлена выгодным сочетанием их структурных и механических свойств (табл. 4).

4. Механические свойства и трещиностойкость покрытий и интенсивность износа РИ

Покрытие Механические свойства Режим обработки

V- 160м/мин; 5= 0,3 мм/об Б= 200 м/мин; 5 = 0,11 мм/об

ГПа К Т2, 1-10"6, мм/м Т 1-106, мм/м

ТЫ-ТСЫ 24,5 0,60 11,2 0,40 9,6 0,52

™-(Т1,7г)Ы 31,1 0,10 22,8 0,18 19,3 0,26

ТЖ-(Т1,Л1)К 28,1 0,47 20,6 0,28 17,7 0,36

Т1М-Т1СЫ-(Т1,7г)Ы 30,5 0,10 24,3 0,13 22,8 0,22

' В пятой главе представлены результаты стойкостных исследований РИ с разрвботашшми МП при продольном топвпин заготовок из отелей 5ХНМ н

12Х18Н10Т. Приведены результаты опытно-промышленных испытаний и технико-экономическое обоснование эффективности РИ с МП.

Применение разработанных МП увеличивает период стойкости РИ на операции точения по сравнению с однослойным покрытием ТШ в 1,5 - 4,8 раза (рис. 7) в зависимости от режимов резания и материала обрабатываемой заготовки. Наибольшую эффективность МП показали при обработке заготовок из углеродистой низколегированной стали 5ХНМ. Максимальное повышение периода стойкости обеспечивает трехслойное покрытие Т1Ы-Т1СЫ-(Т1,/г)№ период стойкости РИ с этим МП в 3,6 - 4,4 раза выше по сравнению с РИ с покрытием ТЖ при обработке заготовок из стали 5ХНМ и в 1,8 - 2,1 раза - при точении заготовок из стали 12Х18Н10Т в зависимости от режима резания (рис. 7). В порядке повышения работоспособности РИ при обработке заготовок из сталей

Рис. 7. Влияние скорости резания V (а) и подачи на оборот £ (б) на период стойкости Т инструмента с многослойными покрытиями при токарной обработке заготовок из стали 5ХНМ: а - 8 = 0,11 мм/об; б - V- 210 м/мин; 1 - ТЖ; 2 - ТЖ-ИСЫ; 3 - ТЖ-еда^;

4-™-(Т1,Л1)М;

5-ТШ-Т1СМ-(Т1,/г)М

а) б)

5ХНМ и 12Х18Н10Т МП можно выстроить в следующий ряд (по сравнению с покрытием Т1К): Т1К-ТЮК, ТШ-(П,АЩ, Т1К-Т1,2г)К и Т1К-ТЮК-(Т1,гг)К.

Математические модели, представленные в табл. 5, свидетельствуют о снижении влияния скорости резания и подачи на оборот на период стойкости РИ с разработанными МП по сравнению с РИ без покрытия и с однослойным покрытием Т1К.

5. Математические модели периода стойкости Т режущего инструмента

Покрытие Материал заготовки

5ХНМ 12Х18Н10Т

ТШ-ИСЮ Т = 4,0-103 • V"0,974 • Б"0,139 Т = 0,4-102 • \г°'264. з"0-055

■Ш-СП^И Т= 14,9-103- V"1'117- Т= 1,0-102- V"0'389 - Б"0,115

Т = 8,6-103-\г1,И6- Б"0'257 Т = 0,3-102 -У0'133 -Б-0'028

Т = 45,0-103 • V"1'400 • 8"°'509 Т = 1 4-102 • V"0'432 • 5"°'048

Опытно-промышленными испытаниями, проведенными в производственных условиях ОАО «Автодеталь-Сервис» (г. Ульяновск) и ОАО «Утес» (г. Ульяновск), зафиксировано повышение периода стойкости токарных резцов, оснащенных твердосплавными неперетачиваемыми пластинами, в 2,8 - 3,7 раза по сравнению с РИ без покрытия и в 1,5 - 2,0 раза по сравнению с РИ с покрытием Т1К в зависимости от состава МП, обрабатываемого материала и режима резания. Установлено, что наиболее целесообразно использовать РИ с разработанными МП при работе с высокими скоростями резания и подачами, когда может быть достигнуто снижение себестоимости обработки заготовки до 30 %. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения РИ с разработанным МП на одной операции точения в производстве ОАО «Автодеталь-Сервис» составляет до 28,9 тыс. руб. на один станок.

3. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

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

1. Развиты представления о механизме износа РИ, работающего в условиях непрерывного резания. Установлена взаимосвязь теплового и напряженного состояния режущего клина РИ с характером разрушения покрытий и износом инструмента.

2. Показано влияние состава покрытия на тепловое и напряженное состояние режущего клина РИ. Наилучшее тепловое состояние обеспечивают нитридные покрытия по сравнению с карбонитридными и многоэлементные покрытия по сравнению с одноэлементными. Наибольшее снижение эквивалентных напряжений в режущем клине РИ обеспечивают многоэлементные покрытия по сравнению с одноэлементными и нитридные покрытия по сравнению с карбонитридными. В то же время для карбонитридных покрытий характерен

более высокий уровень сжимающих напряжений во время резания за счет высоких остаточных напряжений сжатия, образовавшихся после нанесения покрытия.

3. На основе анализа теплового и напряженного состояний режущего клина и характера изнашивания РИ сформулированы требования к износостойким покрытиям, предложен и экспериментально доказан принцип формирования МП для РИ, работающего в условиях непрерывного точения. На основе высказанного принципа предложены варианты МП (КЫ-ТЮК, Т1К-(Т1,/ГЖ, Т1К-Т1СК-(Т1,/г)К, Т1К-(Т1,Л1)К).

4. Выявлен механизм влияния конструкций МП на его структурные параметры, механические свойства, износ РИ и разрушение покрытия в процессе резания, определен вклад толщины верхнего слоя и общей толщины МП в повышение микротвердости, прочности сцепления и интенсивность износа РИ. Установлены рациональные конструкции МП (общая толщина МП и толщины отдельных его слоев), обеспечивающие получение высоких механических свойств и минимальную интенсивность износа РИ в различных условиях резания. На режимах предварительной обработки более эффективны МП общей тплщинлй 6 ими при толщине верхнего слоя в (35 - 50) %\ на режимах окшша. тельной обработки — МП общей толщиной 8 мкм с верхним слоем, толщина которого составляет (50 - 65) % от общей толщины покрытия.

' 5. Разработанные МП увеличивают период стойкости РИ на операции точения по сравнению с однослойным покрытием Т1К в 1,5 - 4,8 раза в зависимости от режимов резания и материала обрабатываемой заготовки. Наибольшую эффективность МП показали при обработке заготовок из углеродистой низколегированной стали 5ХНМ. Максимальный период стойкости обеспечивает трехслойное покрытие Т1К-Т1СК-(Т1,/г)К: период стойкости РИ с этим покрытием в 3,6 - 4,4 раза превышает период стойкости РИ с покрытием Т1К при обработке заготовок из стали 5ХНМ и в 1,8 — 2,1 раза при точении заготовок из стали 12Х18Н10Т (в зависимости от режима резания).

6. Опытно-промышленными испытаниями, проведенными в условиях производств ОАО «Автодеталь-Сервис» и ОАО «Утес», подтверждена высокая эффективность разработанных МП. Разработанные МП позволили увеличить период стойкости РИ при обработке заготовок из конструкционных сталей в 2,8 - 3,7 раза по сравнению с РИ без покрытия. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения РИ с разработанным МП на одной операции точения в производстве ОАО «Автодеталь-Сервис» составляет 28,9 тыс. руб. на один станок.

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Ермолаев А. А. Повышение работоспособности твердосплавного режущего инструмента путем применения многослойных покрытий / А. А. Ермолаев // Молодежь - науке будущего: Тез. докл. Международной молодежной научной конференции. - Набережные Челны : Изд-во КамПИ, 2000. - С. 72-73.

2.Табаков В. П. Повышение эффективности режущего инструмента при токарной обработке путем применения покрытий многослойного типа /

В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Вузовская наука в современных условиях: Тез. докл. XXXIV НТК. Ч. 1. - Ульяновск: УлГТУ, 2000. - С. 50.

3.Табаков В. П. Моделирование процесса осаждения покрытий методом ФОП на ЭВМ / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Автоматизация и информатизация в машиностроении - 2000 (АИМ-2000): Тез. докл. Международной электронной НТК. - Тула : ТулГУ, 2000. - С. 249.

4.Ермолаев А. А. Влияние структурных параметров и механических свойств многослойного покрытия на режущие свойства инструмента на операции точения / А. А. Ермолаев // Вузовская наука в современных условиях: Тез. докл. XXXV НТК УлГТУ. - Ульяновск: УлГТУ, 2001. - С. 36-37.

5. Табаков В. П. Применение многослойных ионно-плазменных покрытий для упрочнения режущего инструмента на операциях механической обработки / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, М. 10. Смирнов, А. А. Ермолаев // Пленки и покрытия - 2001: Труды 6-й Международной конференции. - СПб : Изд-во СПбГТУ, 2001. - С. 185-187.

6. Табаков В. П. Влияние характера процесса резания на выбор многослойной композиции / В. П. Табаков, А А Ермолаев // Аэрокосмические тех-

шшпш и образйпание на рубеже векоп; Тег локл, XII Всероссийской НТК,

Рыбинск : РГАГА, 2002. - С. 61.

7. Табаков В. П. Исследование влияния конструкции многослойных ион-но-плазменных покрытий на основе нитрида и карбонитрида титана на структурные параметры и механические свойства / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Физика прочности и пластичности материалов: Сб. тезисов и докладов XV Международной конференции - Тольятти : ТГУ, 2003. - С. 3-34.

8. Табаков В. П. Повышение эксплуатационных характеристик твердосплавного инструмента путем нанесения многослойных покрытий / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев, А. А. Касимов // Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков: Сборник статей VIII Международной НТК. Ч. 1. -Пенза, 2003.-С. 380-381.

9. Табаков В. П. Исследование стойкости твердосплавного режущего инструмента с многослойными покрытиями ионно-плазменного типа / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Актуальные проблемы конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства: Материалы международной конференции. Ч. 2. РПК «Политехник». - Волгоград, 2003. - С. 49-51.

Ю.Табаков В. П. Исследование теплового состояния режущего инструмента с ионно-плазменными покрытиями на операции точения / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Современные проблемы машиностроения и транспорта: Материалы Всероссийской НТК. - Ульяновск : УлГТУ, 2003. - С. 94-98.

П.Табаков В. П. Конструкция многослойного покрытия для режущего инструмента, работающего в условиях непрерывного резания / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций: Материалы 6-й международной практической конференции-выставки. - СПб : Изд-во СПбГПУ, 2004. С. 310-312.

12. Табаков В. П. Принцип формирования многослойного покрытия для режущего инструмента, работающего в условиях непрерывного резания / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Вестник УлГТУ. - 2004. - № 2. - С. 36-38.

13.Свидетельство на полезную модель № 22144 РФ, МКИ 7 С 23 С 14/06. Износостойкое покрытие / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, М. 10. Смирнов, А. А. Ермолаев. - 2002. - Бюл. № 7.

14.Патент № 2207398 РФ, МПК 7 С23 С14/06. Способ нанесения износостойкого покрытия / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, М. Ю. Смирнов, А. А. Ермолаев. - 2003. - Бюл. № 18.

15.Свидетельство на полезную модель № 27088 РФ, МКИ 7 С 23 С 14/06. Износостойкое покрытие / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, М. Ю. Смирнов, А. А. Ермолаев. - 2003. - Бюл. № 1.

16. Свидетельство на полезную модель № 27089 РФ, МКИ 7 С 23 С 14/06. Износостойкое покрытие / В. И. Табаков, Н. А. Ширманов, М. Ю. Смирнов, А. А. Ермолаев. - 2003. - Бюл. № 1.

17. Свидетельство на полезную модель № 27090 РФ, МКИ 7 С 23 С 14/06. Износостойкое покрытие / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, М. Ю. Смирнов, А. Л. Ермолоов.» 2003. лБюл. Ш 1.

18.Положительное решение о выдаче патента на изобретение. Заявка № 2003124933/02 (126436) МПК 7 С 23 С 14/30. Способ нанесения износостойкого покрытия / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, М. Ю. Смирнов, А. А. Ермолаев.

Автореферат

ЕРМОЛАЕВ АЛ. ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТВЕРДОСПЛАВНОГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ТОЧЕНИИ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТКИ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ

Подписано в печать 27.10.04. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Усл.шг 1,16. Уч.-изд.л. 1,12 . Тираж 100. Заказ^У

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

№21815

Pffi P^œM фонд

200S-4 207S1

Список основных сокращений и обозначений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПЕРАЦИЙ ТОЧЕНИЯ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ.

1.1. Эффективность применения покрытий для режущего инструмента и современные методы их нанесения.

1.2. Механизм износа режущего инструмента с покрытием.

1.3. Принципы формирования многослойных покрытий на операциях механической обработки.

1.4. Цель и задачи работы.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ХАРАКТЕРА ИЗНАШИВАНИЯ, ТЕПЛОВОГО И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С ПОКРЫТИЕМ НА ОПЕРАЦИЯХ ТОЧЕНИЯ.

2.1. Исследование механизма изнашивания режущего инструмента на операциях непрерывного резания.

2.2. Исследование теплового состояния режущего инструмента с покрытием.

2.3. Исследование напряженного состояния режущего инструмента с покрытием.

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

2.5. Экспериментальная проверка принципа формирования многослойного покрытия.

2.6. Выводы.;.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Инструментальные и обрабатываемые материалы.

3.2. Оборудование для нанесения покрытий.

3.3. Исследование параметров структуры и механических свойств покрытий.

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

3.5. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ НА ЕГО СТРУКТУРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ИЗНОС РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ.

4.1. Исследование параметров структуры многослойных покрытий

4.2. Исследование механических свойств многослойных покрытий

4.3. Исследование влияния конструкции многослойного покрытия на интенсивность износа режущего инструмента.

4.4. Исследование эффективности перспективных конструкций многослойных покрытий.

4.5. Технология нанесения многослойных покрытий.

4.6. Выводы.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С МНОГОСЛОЙНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ.

5.1. Исследование влияния элементов режима резания на период стойкости твердосплавного режущего инструмента с многослойными покрытиями.

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

5.3. Экономическая эффективность применения твердосплавного режущего инструмента с 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 (РИ), увеличивая его расход на единицу выпускаемой продукции. Поэтому на современном этапе развития машиностроительного комплекса эффективность металлорежущего оборудования в немалой мере зависит от работоспособности РИ, 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 (П). Наибольшее применение из методов нанесения П получил метод конденсации вещества в вакууме с ионной бомбардировкой поверхности (КИБ), который реализуется на установках типа «Булат». Известно, что строение П, его физико-механические и теплофи-зические свойства могут значительно отличаться от соответствующих свойств инструментального материала (ИМ) и увеличивать сопротивляемость контактных площадок РИ макро- и микроразрушениям, а также влиять на характеристики процесса резания. Однако, в ряде случаев, эффективное применение подобного РИ с П снижается вследствие нестабильных характеристик износостойкого П, недостаточной адгезии к ИМ и невысокой прочностью материала самого П.

Наиболее широкое применение в промышленности имеют однослойные одноэлементные П, но их эффективность не всегда устраивает. Дальнейшим путем совершенствования РИ с П является многослойных покрытий (МП), обладающих свойствами, отличными от свойств каждого слоя в отдельности. Однако, до настоящего времени не выявлены требования, которым должны отвечать МП для обеспечения максимальной эффективности РИ на операциях непрерывного точения. Существующие принципы построения МП не учитывают вид обработки и условия резания. Отсюда часто одни и те же МП рекомендуют использовать для различных условий резания и наоборот - в одинаковых условиях обработки рекомендуются разные МП. Все это усложняется недостаточной изученностью влияния технологических параметров процесса нанесения многослойных П, его состава и строения на работоспособность РИ, а также отсутствием научнообоснованных методик конструирования многослойных П для различных операций механической обработки.

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

Работа выполнена на кафедре «Металлорежущие станки и инструменты» Ульяновского государственного технического университета (Ул-ГТУ) в рамках госбюджетных НИР УлГТУ и научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма «Производственные технологии».

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

На защиту выносятся основные положения:

1. Результаты теоретико-экспериментальных исследований РИ с П различного состава на операциях непрерывного резания, в частности механизма разрушения П, результаты исследований физико-механических свойств однослойных П и аналитических исследований влияния состава П на тепловое и напряженное состояние режущего клина РИ.

2. Предлагаемый принцип формирования МП для РИ, работающего в условиях непрерывного точения, и результаты экспериментальной проверки его справедливости.

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

4. Технологические режимы нанесения МП на твердосплавный РИ, работающий в условиях непрерывного точения.

5. Результаты экспериментальных исследований работоспособности РИ с разработанными МП при токарной обработке заготовок из углеродистой, низколегированной и нержавеющей сталей, а также результаты опытно-промышленных испытаний.

Работа выполнена с использованием основных положений теории резания металлов, физики твердого тела, современных методов микрорент-геноструктурного 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:

- разработанных конструкциях МП и рекомендации по их толщинам и толщинам отдельных слоев, обеспечивающим минимальную интенсивность изнашивания РИ на операциях непрерывного точения;

- разработанных технологических режимах ионной очистки инструментальной основы и конденсации МП;

- результатах опытно-промышленных испытаний, выполненных в производственных условиях ОАО «Автодеталь-Сервис» (г. Ульяновск) и ОАО «Утес» (г. Ульяновск).

Основные положения доложены на международных, всероссийских, региональных конференциях, научно-технических семинарах. По теме диссертации опубликовано 25 работ, в т.ч. 1 патент на изобретение, 4 свидетельства на полезную модель и 1 положительное решение на выдачу патента на изобретение.

5.4. Выводы

1. Установлено, что применение разработанных МП увеличивает период стойкости РИ на операции точения в 1,2 - 4,4 раза по сравнению с однослойным покрытием TiN в зависимости от условий резания. Наибольшую эффективность МП показали при обработке заготовок из углеродистой низколегированной стали 5ХНМ. Наибольшее повышение периода стойкости обеспечивает трехслойное покрытие TiN-TiCN-(Ti,Zr)N. Период стойкости РИ с данным П в 3,6 - 4,4 раза выше по сравнению с РИ с покрытием TiN при обработке заготовок из стали 5ХНМ и 1,8-2,1 раза - при точении стали 12Х18Н10Т.

2. Показано, что при высоких скоростях и малых подачах большую эффективность имеют МП толщиной 8 мкм с относительно толстым верхним и тонким нижним слоями. При точении заготовок на более низких скоростях и больших подачах больший период стойкости зафиксирован для МП толщиной 6 мкм с тонким верхним слоем и достаточно толстым нижним.

3. Установлено, что наиболее целесообразно использовать РИ с разработанными МП при работе с высокими скоростями резания и подачами. При этом может быть достигнуто повышение периода стойкости по сравнению с РИ с однослойным покрытием TiN до 4,4 раза и снижение себестоимости обработки детали до 30 %.

4. Опытно-промышленными испытаниями подтверждена высокая эффективность разработанных МП. Зафиксировано повышение периода стойкости РИ в 2,8 - 3,7 раза по сравнению с РИ без Пив 1,5-2,0 раза по сравнению с РИ с покрытием TiN в зависимости от состава МП, обрабатываемого материала и режима резания.

5. Проведенные технико-экономические расчеты показали, что применение РИ с разработанными МП позволяют снизить себестоимость операций точения за счет уменьшения расходов на инструмент. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения РИ с МП на одной операции точения в производстве ОАО «Автодеталь-Сервис» составил до 28,9 тыс. рублей на один станок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования показали высокую эффективность твердосплавного РИ с МП, нанесенными в соответствии с разработанным принципом формирования МП для РИ, работающего в условиях непрерывного точения. Изменяя конструкцию МП (состав и толщину слоев), можно влиять на его структурные параметры, механические свойства и управлять интенсивностью изнашивания, динамикой разрушения МП в процессе резания и работоспособностью РИ.

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

1. Развиты представления о механизме износа РИ, работающего в условиях непрерывного резания. Установлена взаимосвязь теплового и напряженного состояния режущего клина РИ с характером разрушения покрытий и износом инструмента.

2. Показано влияние состава покрытия на тепловое и напряженное состояние режущего клина РИ. Наилучшее тепловое состояние обеспечивают нитридные покрытия по сравнению с карбонитридными и многоэлементные покрытия по сравнению с одноэлементными. Наибольшее снижение эквивалентных напряжений в режущем клине РИ обеспечивают многоэлементные покрытия по сравнению с одноэлементными и нитридные покрытия по сравнению с карбонитридными. В то же время для карбонит-ридных покрытий характерен более высокий уровень сжимающих напряжений во время резания за счет высоких остаточных напряжений сжатия, образовавшихся после их нанесения.

3. На основе анализа теплового и напряженного состояния режущего клина и характера изнашивания РИ сформулированы требования к износостойким покрытиям, предложен и экспериментально доказан принцип формирования МП для РИ, работающего в условиях непрерывного точения. На основе высказанного принципа предложены варианты МП (TiN-TiCN, TiN-(Ti,Zr)N, TiN-TiCN-(Ti,Zr)N, TiN-(Ti,Al)N).

4. Выявлен механизм влияния конструкции МП на его структурные параметры, механические свойства, износ РИ и разрушение покрытия в процессе резания, определен вклад толщины верхнего слоя и общей толщины МП в повышение микротвердости, прочности сцепления и интенсивность износа РИ.

5. Установлены рациональные конструкции МП (общая толщина МП и толщины отдельных его слоев), обеспечивающие получение высоких механических свойств и минимальную интенсивность износа РИ в различных условиях резания. На низких скоростях резания и высоких подачах более эффективны МП общей толщиной 6 мкм, толщина верхнего слоя которых составляет 35 - 50 %; при работе с более высокой скоростью резания, но малыми подачами - МП общей толщиной 8 мкм с толщиной верхнего слоя 50 - 65 % от общей толщины покрытия.

6. Разработанные МП увеличивают период стойкости РИ на операции точения по сравнению с однослойным покрытием TiN в 1,5 - 4,8 раза в зависимости от режимов резания и материала обрабатываемой заготовки. Наибольшую эффективность МП показали при обработке заготовок из углеродистой низколегированной стали 5ХНМ. Максимальное повышение периода стойкости обеспечивает трехслойное покрытие TiN-TiCN-(Ti,Zr)N. Период стойкости РИ с данным покрытием в 3,6 - 4,4 раза выше по сравнению с РИ с покрытием TiN при обработке заготовок из стали 5ХНМ и 1,8 - 2,1 раза - при точении заготовок из стали 12Х18Н10Т.

7. Опытно-промышленными испытаниями, проведенными в условиях производств ОАО «Автодеталь-Сервис» и ОАО «Утес», подтверждена высокая эффективность разработанных МП. Разработанные МП позволили увеличить период стойкости РИ при обработке заготовок из конструкционных сталей в 2,8 - 3,7 раза по сравнению с РИ без покрытия. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения РИ с разработанным МП на одной операции точения в производстве ОАО «Автодеталь-Сервис» составляет до 28,9 тыс. руб. на один станок.

1. Развитие науки о резании металлов / В. Ф. Бобров, Г. И. Грановский, Н. Н. Зорев и др. М. : Машиностроение, 1967. - 416 с.

2. Бетанелли А. И. Прочность и надежность режущего инструмента / А. И. Бетанелли. М. : Сабгота Сакартвело, 1973. - 302 с.

3. Лоладзе Т. Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента / Т. Н. Лоладзе. М. : Машиностроение, 1982. - 320 с.

4. Макаров А. Д. Оптимизация процессов резания / А. Д. Макаров. -М. : Машиностроение, 1979. 278 с.

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

6. Полетика М. Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностяхинструмента / М. Ф. Полетика. М. : Машиностроение, 1969. - 150 с.

7. Резников А. Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов / А. Н. Резников. М. : Машиностроение, 1981. - 279 с.

8. Верещака А. С. Режущий инструмент с износостойкими покрытиями / А. С. Верещака, И. П. Третьяков. М. : Машиностроение, 1986. -190 с.

9. Связкина Т. М. Лезвийный режущий инструмент из сверхпрочных материалов / Т. М. Связкина, Б. П. Грохольский. Л. : ЛДНТП, 1979. -20 с.

10. Hart imNehmen: Productiv and wirtschaftlish fertigen mit polykristal-linen Schneidstaffen / Romain Bliki // Maschinen markt. 1994. - 100, N17. -C. 44^6.

11. П.Ильичев В. А. Пути повышения эффективности использованиярежущего инструмента / В. А. Ильичев // Станки и инструменты. 1992. -№3. - С. 34.

12. Selecting coolant: why and how / Sluhan William // Cutting Tool Engineering. 1995. - 47, N7. - C. 56, 58, 60.

13. Исследование новой СОЖ / В. Г. Солоненко, Л. А. Солоненко, Л. А. Бадовская, В. Э. Садунин // Инструментообеспечение и современные технологии в технике. / Краснодарский дом науки и техники РосНИО. -Краснодар, 1994. С.39-41.

14. Coolant cuts wear // American Machines. 1995. - 139, N9. - С. 77.

15. Геллер Ю. А. Инструментальные стали / Ю. А. Геллер. М. : Металлургия, 1968. -225 с.

16. Подураев В. Н. Резание труднообрабатываемых материалов /

17. В. Н. Подураев. М.: Высшая школа, 1974. - 210 с.

18. Малыгин Б. В. Магнитоупрочнение режущего инструмента / Б. В. Малыгин, Ю. Я. Вакуленко // Вестник машиностроения. 1986. - №1. -С. 52-54.

19. Improve the wear life of cutting tools // Modern Machine Shop. -1995. -68, N5. -C. 264.

20. Повышение износостойкости металлорежущего инструмента нанесением антифрикционных покрытий / А. Я. Гоголев. М., 1991. - 96 с.

21. Лебедев О. П. Повышение износостойкости с помощью дисуль-фимолибденовой смазки / О. П. Лебедев, Л. А. Яновский // Вестник машиностроения. 1967. - №7. - С.62-63.

22. Сентюрихина Л. Н. Твердые смазки, увеличивающие стойкость режущего инструмента / Л. Н. Сентюрихина, В. М. Николаева // Станки и инструменты. 1966. - №8. - С.32-34.

23. Маликов Ф. П. Влияние покрытий дисульфидом молибдена на стойкость режущего инструмента / Ф. П. Маликов // Вестник машиностроения. 1967. - №5. - С. 62.

24. Suk N. Enhancement of tungsten carbide tool life oxide treatment Trans / N. Suk, S. Shyam, S. Nair // ASME. 1973. - B94. - N4.

25. Сравнительные стойкостные испытания сплавов, полученных методом СВС / Б. И. Гордиенко, Б. П. Игнатов, О. А. Цененко // Безызнос-ность. 1994. - №3. - С. 174-177.

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

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

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

29. Романов А. А. Упочнение 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.

30. А. с. СССР №367752. Устройство для нанесения покрытий в вакууме / А. А. Романов, А. А. Андреев, В. Н. Козлов. 1972. - Бюл. №18.

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

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

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

34. Табаков В. П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана / В. П. Табаков. Ульяновск : УлГТУ, 1998. - 122 с.

35. Вельский С. Е. Структурные факторы эксплуатационной стойкости режущего инструмента / С. Е. Вельский, Р. П. Тофпенец. Минск : Наука и техника, 1984. - 128 с.

36. Лахтин Ю. М. Химико-термическая обработка металлов / Ю. М. Лахтин, В. Н. Арзамасов. М. : Металлургия, 1984. - 256 с.

37. Эйхманс Э. Ф. Новые направления в разработке и внедрении инструмента для обработки металлов резанием / Э. Ф. Эйхманс, Л. С. Глек // Цветные металлы. 1975. - №12. - С. 61-63.

38. Прогрессивная технология упрочнения деталей машин и инструмента с применением источников с высокой концентрацией энергии. Тез. докл. Пенза : Изд-во ПДНТП, 1986. - 85 с.

39. Комаров Ф. Ф. Ионная имплантация в металлах/ Ф. Ф. Комаров. -М. : Металлургия, 1990. 216 с.

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

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

42. Минкевич А. Н. Использование твердосплавного инструмента / А. Н. Минкевич, В. В. Захаров // Металловедение и термическая обработка металлов. 1979. - №6. - С.36^10.

43. Kubel Е. New CVD-Coatings For Carbid Intersets // Adv. Hard Materials Prod.: Metal Powder Rept. Conf., London, 11-13 Apr. 1988. Shrewsbury, 1988. - C. 27/1-27/9.

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

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

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

47. Талантов Н. В. Физические основы процесса резания // Физические процессы при резании металлов / Н. В. Талантов. Волгоград : ВПИ, 1984.-С. 3-36.

48. Табаков В. П. Повышение эффективности режущего инструмента путем направленного изменения параметров структуры и свойств материала износостойких покрытий: Дис. . докт. тех. наук. Ульяновск, 1992. -602 с.

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

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

51. Ширманов Н. А. Повышение работоспособности режущего инструмента путем изменения состава покрытия на основе карбонитрида титана: Дисс. . канд. тех. наук. Ульяновск, 1994. - 261 с.

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

53. Смирнов М. Ю. Повышение работоспособности торцовых фрез путем совершенствования конструкции износостойких покрытий: Дисс. . канд. тех. наук. Ульяновск, 2000. - 232 с.

54. Кабалдин Ю. Г. 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.

55. Верещака А. С. Влияние структуры покрытий на работоспособность твердосплавных инструментов / А. С. Верещака, Ю. Г. Кабалдин // Вестник машиностроения. 1986. - №8. - С. 38^2.

56. Паладин Н. М. Создание композиционных инструментальных материалов на основе исследования микромеханизмов разрушения твердых сплавов с покрытиями. Автореферат дисс. канд. техн. наук. М., 1990. -20 с.

57. Верещака А. С. Повышение работоспособности режущего инструмента нанесением износостойких покрытий: Дисс. докт. техн. наук. -М., 1986.-601 с.

58. Шведков Е. JI. Материалы для режущего инструмента с покрытиями / Е. JI. Шведков. Киев : Препринт АН УССР, ИПМ, 1983. - №14. -24 с.

59. Волин Э. М. Ионно-плазменные методы получения износостойких покрытий / Э. М. Волин // Технология легких сплавов. 1984. - №10. -С. 55-74.

60. Turning inserts // Cutting Tool Engineering. 1995. - 47, N6. - С. 22.

61. Coated inserts // Cutting Tool Engineering. 1998. - 50, N4. - C. 20.

62. CVD-coated inserts // Tolls And Products. 1998. - 65, N4. - C. 124.

63. PVD-coated milling grade for hard, cast and stainless steels // Modern Machine Shop. 1998. - 71, N2. - C. 232.

64. Steel-cutting inserts // Cutting Tool Engineering. 1998. - 50, N2.1. C. 50.

65. Tool coating // Cutting Tool Engineering. 1997. - 49, N7. - C. 54.

66. New turning grade introduced // American Machines. 1997. - 141, N9. - C. 22.

67. Two new grades expand potential of light-edge positive geometry inserts // Modern Machine Shop. 1995. - 67, N8. - C. 214.

68. Schneidplatten mit Diamantschicht // Techn. Rdsch. -1994. 86, N49. -C. 53.

69. Пат. США №5364209, МКИ5 B23 B27/14. CVD and PVD coated carbide tools / Anakhawur T. Santhanam, Rajendra V. Godse, Dennis T. Quinto, Kenneth E. Undercoffer, Prem C. Jundal; Kumametal Inc.- N183445; Опубл. 15.11.94; НКИ 407/119.

70. Пат. США №5652045, МКИ6 B23 B27/14. Coated tungsten carbide-based cemented carbide blade member / Eiji Nakamura, Kazuhiro Akiyama,1.uro Suzuki; Mitsubishi Materials Corp. N541088; Опубл. 29.07.97; НКИ 428/216.

71. Пат. США №5545490, МКИ6 G32 В15/04. Surface coated cutting tool / Takatoshi Oshika; Mitsubishi Materials Corp.- N262829; Опубл. 13.08.96.; НКИ 428/701.

72. Мацевитый В. М. Покрытия для: режущего инструмента / В. М. Мацевитый. Харьков : Вища школа. Изд-во при Харьк. гос. ун-те, 1987. -127 с.

73. Кабалдин Ю. Г. Повышение прочности и износостойкости режущего инструмента термопластическим упрочнением / Ю. Г. Кабалдин. -Хабаровск : Изд-во ДГУ, 1986. 53 с.

74. Состояние и перспективы развития инструментального производства: Материалы семинара. М. : МДНТП, 1981. - 131 с.

75. Кабалдин Ю. Г. Термодинамический анализ разрушения инструментальных материалов / Ю. Г. Кабалдин, А. А. Бурков // Вопросы теории и технологии литейных процессов. Сб. научн. трудов. Хабаровск : Хаб-ПИ, 1985.-С. 36^4.

76. Кабалдин Ю. Г. Структурно-энергетический подход к процессу изнашивания режущего инструмента / Ю. Г. Кабалдин // Вестник машиностроения. 1990. - №12. - С. 62-68.

77. Верещака А. С. Основные аспекты применения и совершенствования режущего инструмента с износостойкими покрытиями / А. С. Верещака // СТИН. 2000. - №9. - С. 33^0.

78. Ермолаев А. А. Повышение работоспособности режущего инструмента путем нанесения многослойных покрытий на основе нитрида титана: Дисс. . магистра техники и технологии. Ульяновск, 2000. - 122 с.

79. Табаков В. П. Повышение работоспособности твердосплавного инструмента путем нанесения многослойных покрытий / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Студент науке будущего: Тез. докл. студенческой НТК. - Ульяновск : УлГТУ, 2000. - С. 28.

80. Табаков В. П. Влияние характера обработки на работоспособность режущего инструмента с многослойными покрытиями / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Вузовская наука в современных условиях: Тез. докл.

81. XXXVI НТК УлГТУ. Ульяновск : УлГТУ, 2002. - С. 49-50.

82. Табаков В. П. Влияние характера процесса резания на выбор многослойной композиции / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков: Тез. докл. XII Всероссийской НТК. Рыбинск : РГАГА, 2002. - С. 61.

83. Ермолаев А. А. Влияние конструкции многослойного покрытия на стойкость твердосплавного режущего инструмента / А. А. Ермолаев, А. А. Касимов // Вузовская наука в современных условиях: Тез. докл.

84. XXXVII НТК УлГТУ. Ульяновск: УлГТУ, 2003. - С. 36-37.

85. Ермолаев А. А. Оптимизация конструкции многослойных покрытий на основе нитрида и карбонитрида титана на операциях точения /

86. A. А. Ермолаев // Молодежь Поволжья науке будущего: Труды заочной молодежной НТК. - Ульяновск : УлГТУ, 2003. - С. 72-73.

87. Ермолаев А. А. Влияние механических свойств многослойных покрытий на интенсивность износа режущего инструмента / А. А. Ермолаев // Молодежь Поволжья науке будущего: Труды заочной молодежной НТК. - Ульяновск : УлГТУ, 2003. - С. 71-72.

88. Табаков В. П. Исследование теплового состояния режущего инструмента с ионно-плазменными покрытиями на операции точения /

89. B. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Современные проблемы машиностроения и транспорта: Материалы Всероссийской НТК. Ульяновск : УлГТУ, 2003.-С. 94-98.

90. Свидетельство на полезную модель № 22144 РФ, МКИ 7 С 23 С 14/06. Износостойкое покрытие / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, М. Ю. Смирнов, А. А. Ермолаев. 2002. - Бюл. № 7.

91. Свидетельство на полезную модель № 27088 РФ, МКИ 7 С 23 С 14/06. Износостойкое покрытие / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, М. Ю. Смирнов, А. А. Ермолаев. 2003. - Бюл. № 1.

92. Свидетельство на полезную модель № 27089 РФ, МКИ 7 С 23 С 14/06. Износостойкое покрытие / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, М. Ю. Смирнов, А. А. Ермолаев. 2003. - Бюл. № 1.

93. Свидетельство на полезную модель № 27090 РФ, МКИ 7 С 23 С 14/06. Износостойкое покрытие / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, М. Ю. Смирнов, А. А. Ермолаев. 2003. - Бюл. № 1.

94. Табаков В. П. Повышение работоспособности торцовых фрез путем совершенствования структуры износостойких покрытий / В. П. Табаков, М. Ю. Смирнов, Н. А. Ширманов // СТИН. 2002. - №2. - С. 6-10.

95. Патент № 2207398 РФ, МПК 7 С23 С14/06. Способ нанесения износостойкого покрытия / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, М. Ю. Смирнов, А. А. Ермолаев. 2003. - Бюл. № 18.

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

97. Табаков В. П. Оценка трещиностойкости износостойких покрытий для режущего инструмента / В. П. Табаков, А. В. Циркин // Физика прочности и пластичности материалов: Сб. тезисов и докладов XV Меж-дунар. конференции. Тольятти : ТГУ, 2003. - С. 3-50.

98. Вейбул В. Усталостные испытания и анализ их результатов / В. Вейбул. М. : Машиностроение, 1964. - 275 с.

99. Табаков В. П. Применение износостойких ионно-плазменных покрытий с адгезионными подслоями / В. П. Табаков, А. В. Рандин // Инновации в машиностроении 2001: Сборник статей Всероссийской науч-но-практич. конф. Часть 1. - Пенза : ПТУ, 2001. С. 92 - 94.

100. Depot metallique Balzers Balinit В (TiCN) // Mach.-outil Prod. -1990 1991. - 55, Hors ser.: Fishes techn / Т. 1 - C. 105.

101. Резников A. H. Теплофизика резания. M. : Машиностроение, 1969.-288 с.

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

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

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

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

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

107. Формирование температурных полей в области, содержащей тонкостенное покрытие / А. В. Аттетков, JI. Н. Власова, И. К. Волков, Е. А. Загоруйко // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1999. - №2. -С. 3-10.

108. Карташов Э. М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел / Э. М. Карташов. М. : Высшая школа, 1985. - 480 с.

109. Зорев Н. Н. О взаимозаменяемости процессов в зоне стружкооб-разования и в зоне контакта по передней поверхности инструмента / Н. Н. Зорев // Вестник машиностроения. 1963. - №12. - С. 42-51.

110. Ludwig Н. R. Werkzeugschneiden bein Stirnplanfrasen Grundlagen einer FEM Beanspruchungsanalyse / H. R. Ludwig // Werkstattstechnick. -1990. - 80, №7. - C. 353-356.

111. 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.

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

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

114. Верещака А. С. Повышение работоспособности режущего инструмента нанесением износостойких покрытий: Дисс. . докт. Тех. наук. -М., 1986.-601 с.

115. Патент № 2221079 РФ, МКИ7 С 23С 14/00 В 22D 18/02. Катод электродугового испарителя и способ его получения / В. П. Табаков, Н. А. Ширманов, Н. Ю. Толубаев, А. В. Циркин. 2004. - Бюл. № 1.

116. Табаков В. П. Моделирование процесса конденсации покрытий сложного состава на ЭВМ / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Студентнауке будущего: Тез. докл. студенческой НТК. Ульяновск : УлГТУ, 1999. -С. И.

117. Табаков В. П. Моделирование процесса осаждения покрытий методом ФОП на ЭВМ / В. П. Табаков, А. А. Ермолаев // Автоматизация и информатизация в машиностроении 2000 (АИМ - 2000): Тез. докл. Международной электронной НТК, - Тула : ТулГУ, 2000. - С. 249.

118. Справочник по технологии резания металлов. В 2-х кн. Кн. 1 / Ред. нем. изд.: Г. Шпур, Т. Штеферле; Пер. с нем. В. Ф. Колотенкова и др.; Под ред. Ю. М. Соломенцева. М. : Машиностроение, 1985. - 616 с.

119. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я. С. Уманский. М. : Металлургия, 1982. - 632 с.

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

121. Колмаков А. Г. Методы измерения твердости / А. Г. Колмаков,

122. B. Ф. Терентьев, М. Б. Бакиров. М. : Металлургия, 1987. - 128 с.

123. Воеводин А. А. Определение микротвердости тонких покрытий с учетом их толщины и твердости подложки / А. А. Воеводин,

124. C. Е. Спасский, А. А. Ерохин // Заводская лаборатория. 1991. - № 10. -С. 45^6.

125. Справочник технолога-машиностроителя / под ред. А. Г. Коси-лова, Р. К. Мещеряков. М. : Машиностроение, 1985. - 496 с.

126. Худобин JI. В. Курсовые и дипломные проекты с развитой научно-исследовательской частью: Уч. пос. / Л. В. Худобин, В. Ф. Гурьяни-хин, В. Р. Берзин. Ульяновск: УлГТУ, 1998. - 84 с.

127. Пашацкий Н. В. Теплофизическое исследование отрезного резца / Н. В. Пашацкий, Б. В. Родионов, Д. В. Зимин, А. В. Булаев // СТИН. -2001.-№4.-С. 21-23.

128. Циркин А. В. Разработка многослойного покрытия для торцовых фрез / А. В. Циркин // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2003. - №3 - 4. - С. 33-35.

129. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А. А. Панова. 2-е изд. М. : Машиностроение, 2004. - 784 с.

130. Лахтин Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1983. - 360 с.

131. Зинкевич А. Н. Карбонитрация инструмента из быстрорежущих и штамповых сталей / А. Н. Зинкевич, В. И. Лашков // Металловедение и термическая обработка металлов. 1981. - №10. - С. 45^-6.

132. Солодкин Г. А. Ионное азотирование быстрорежущих сталей / Г. А. Солодкин, Э. С. Цырлин // Технология производства, научная организация труда и управения. 1977. - №11. - С.8-10.

133. Такасэ Т. Ионное азотирование быстрорежущих инструментальных сталей / Т. Такасэ. Перевод №Б-36316. 4 с.

134. Лазерная поверхностная обработка металлов и сплавов / П. А. Леонтьев, Н. Т. Чеканова, М. Г. Хан. М. : Металлургия, 1986. -142 с.

135. 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. - 342 с.

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

137. Тимошенко В. А. Оптимизация параметров поверхностного слоя инструментов, формируемого электроискровым легированием /

138. B. А. Тимошенко, В. И. Иванов, Н. П. Коваль // Электронная обработка материалов. 1979. - №5. - С. 21-25.

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

140. А.с. №819217 СССР, МКИ 6 С23С15/00. Способ обработки изделий из электропроводных материалов / А. А. Андреев, А. А. Романов, А. А. Этингант и др. 1981. - Бюл. №13.

141. Кабалдин Ю. Г. Оценка прочности и упрочнения режущего инструмента / Ю. Г. Кабалдин и др. // Информационный листок № 83 46. -Хабаровск: ЦНТИ, 1983.

142. Кабалдин Ю. Г. Повышение работоспособности твердых сплавов с покрытием / Ю. Г. Кабалдин и др. // Сверхтвердые материалы. -1988.-№4.-С. 38^13.

143. Хворостухин А. Л. Исследование структурных изменений в покрытии нитрида титана при алмазном выглаживании / А. Л. Хворостухин, Л. И. Белых, А. И. Куксенова // Физика и химия обработки материалов. -1986.-№5-6.-С. 111-114.

144. Кабалдин Ю. Г. Структурно-энергетический подход к прочности и упрочнению рабочей части инструмента / Ю. Г. Кабалдин и др. // Информационный листок №101-86. Хабаровск : ЦНТИ, 1986.

145. Исследование структуры и фазового состава поверхностных слоев с целью разработки комбинированного процесса упрочняющих покрытий: ДСП: Отчет о НИР (заключит.)/ Белорусский гос. ун-т; Рук. В. П. Гольцев. №ГР 1860038967. - Минск, 1986. - 62 с.

146. Каталог металлорежущих инструментов фирмы Sandvik Сого-mant "CoroKey": Руководство по выбору инструмента, 4-е издание. М., 1998.- 168 с.

147. Андриевский Р. А. Прочность тугоплавких соединений и материалов на их основе / Р. А. Андриевский, И. И. Спивак: Справ, изд. Челябинск : Металлургия, Челябинское отделение, 1989. - 368 с.

148. Каталог металлорежущих инструментов фирмы «Mitsubishi materials Corporation». Japan, 1998. - 151 с.

149. Циркин А. В. Методика оценки трещиностойкости износостойких покрытий / А. В. Циркин, А. С. Дмитриев // Вузовская наука в современных условиях: Тез. Докладов XXXVII НТК УлГТУ. Ульяновск, 2003, ч. 1.-С. 34-35.

150. Оценка сил, действующих на фаске износа инструмента по задней поверхности / Г. С. Железное // СТИН. 2003. - №6. - С. 27-30.

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

152. Михайлов С. В. Напряженное состояние лезвия резца при образовании циклической стружки / С. В. Михайлов // СТИН. 2004. - №2. - С. 26-29.