Название: Износостойкие покрытия режущего инструмента, работающего в условиях непрерывного резания - учебное пособие(Табаков, В. П.)

Жанр: Машиностроительный

Просмотров: 1358


2.12. влияние покрытия на величину опускания вершины режущего клина инструмента

 

 

 

 

 

Покрытие

Опускание вершины режущего клина h, мкм

V = 160 м/мин;

S = 0,3 мм/об

V = 200 м/мин;

S = 0,1 мм/об

1

TiN

8,0  0,3

9,8  0,2

2

TiCN

8,4  0,3

10,5  0,4

3

(Ti,Zr)N

5,0  0,2

7,1  0,3

4

TiN-TiCN

8,5  0,3

10,8  0,4

5

TiN-(Ti,Zr)N

4,9  0,2

6,9  0,3

6

TiN-(Ti,Al)N

5,3  0,3

7,5  0,4

7

TiN-TiCN-(Ti,Zr)N

4,8  0,2

6,9  0,3

 

 

В табл. 2.12 и на рис. 2.24 представлены результаты исследования формоустойчивости режущего клина инструмента с различными покрытиями. Установлено,    что    величина    опускания    вершины    режущего    клина    h

 

 

инструмента с однослойными покрытиями и многослойными, верхний слой которых имеет тот же состав, практически одинакова. Например, разница значений величины h  для инструментов с покрытиями TiCN и TiN-TiCN при точении во всем исследуемом диапазоне режимов резания не превышает 3\%, а с покрытиями TiZrN, TiN-TiZrN и TiN-TiCN-TiZrN – 2\%. Следовательно формоустойчивость режущего клина зависит от свойств верхнего слоя многослойного покрытия, который определяет условия контактного взаимодействия на передней поверхности   и отвечает за его тепловое и напряженное состояние.

Наименьшую величину опускания вершины режущего клина h и, следовательно,  большую  формоустойчивость  обеспечивают  покрытия  с верхним слоем TiZrN. Величина hγ для инструмента с такими покрытиями меньше на (36 – 40)\% в зависимости от режима обработки по сраванению с двухслойным покрытием TiN-TiCN. По снижению величины h покрытия располагаются в следующий ряд: TiN-TiCN, TiN-TiAlN, TiN-TiZrN и TiN-TiCN- TiZrN.

Рис. 2.24. Влияние состава многослойного покрытия на величину опускания вершины режущего клина hγ:

1 – TiN-TiCN; 2 – TiN-TiZrN; 3 – TiN-TiAlN; 4 – TiN-TiCN-TiZrN

 

Полученные результаты исследования формоустойчивости режущего клина позволили объяснить влияние состава многослойного покрытия на динамику процесса трещинообразования. Наибольшее временя до образования трещин на участке пластического контакта стружки с передней поверхностью Т2    обеспечивают покрытия, обеспечивающие меньшую величину опускания

 

 

вершины режущего клина. Так, при работе на V = 160 м/мин и S = 0,3 мм/об (рис. 2.25) наибольшее время T2 имели инструменты с трехслойным покрытием TiN-TiCN-TiZrN, для которых величина Т2  была выше по сравнению с двухслойным покрытием TiN-TiCN и однослойным TiN соответственно в 2,1 и

2,5 раза. Для инструмента с двухслойным покрытием TiN-TiAlN данное время больше соответственно в 1,84 и 2,1 раза по сравнению с покрытиями TiN-TiCN и TiN и меньше на 10,5\% и 17,5\% по сравнению с многослойными покрытиями с верхним слоем TiZrN. Аналогичные результаты получены и при точении на скорости V = 200 м/мин и подаче S = 0,11 мм/об, при этом различие по времени

до образования трещин Т2 между различными покрытиями более существенно.

 

Рис. 2.25. Влияние состава многослойного покрытия на время T2

до образования поперечных трещин на участке пластического контакта стружки с передней поверхностью: а – V = 160 м/мин; S = 0,3 мм/об;

б – V = 200 м/мин; S = 0,1 мм/об; 1 – TiN; 2 – TiN-TiCN; 3 – TiN-TiZrN;

4 – TiN-TiAlN; 5 – TiN-TiCN-TiZrN

 

Нанесение многослойных покрытий снижает интенсивность износа инструмента по сравнению с покрытием TiN как на режиме предварительной, так и окончательной обработки (рис. 2.26). На режиме предварительной обработки интенсивность износа инструмента с двухслойным покрытием и верхним слоем TiZrN в 2,2 раза ниже по сравнению с покрытием TiN-TiCN и в

1,5 раза по сравнению с TiN-TiAlN, на режиме окончательной обработки –

 

 

соответственно в 2,0 и 1,4 раза. Применение покрытия TiN-TiAlN также показало высокую эффективность, обеспечив снижение интенсивности износа по  отношению  к  покрытию TiN-TiCN  за  счет  обеспечения  лучших  условий контактного взаимодействия на передней поверхности инструмента и лучшего сопротивления  процессам  трещинообразования.  По  сравнению  с  покрытием TiN нанесение многослойных покрытий TiN-TiCN, TiN-TiZrN и TiN-TiAlN снижает интенсивность износа инструмента соответственно в 2,2, 3,6 и 3,0 раза соответственно. Наибольшее снижение интенсивности износа обеспечивает трехслойное покрытие TiN-TiCN-TiZrN – по сравнению с покрытием TiN в 3,5

–  7  раз  и    по  сравнению  с  двухслойными  покрытиями  в  1,2  –  3,1  раза  в

зависимости от режима обработки и конструкции покрытий.

 

Рис. 2.26. Влияние состава многослойного покрытия на интенсивность износа режущего инструмента J при точении заготовок из стали 30ХГСА:

а – V = 160 м/мин; S = 0,3 мм/об; б – V = 200 м/мин; S = 0,11 мм/об;

1 – TiN; 2 – TiN-TiCN; 3 – TiN-TiZrN; 4 – TiN-TiAlN; 5 – TiN-TiCN-TiZrN