Повышение эффективности обработки железоникелевых сплавов на основе текстурирования рабочей поверхности режущего инструмента и метода прогнозного оценивания его износа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Остриков Евгений Анатольевич

• Остриков Евгений Анатольевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Остриков Евгений Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. МИКРОТЕКСТУРИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕСС РЕЗАНИЯ

1.1 Влияние микротекстурирования инструмента на процесс резания

1.1.1 Коэффициент трения

1.1.2 Длина контакта стружки

1.1.3 Адгезия и наростообразование

1.1.4 Температура резания

1.1.5 Сила резания

1.2 Способы получения микротекстур и их особенности

1.3 Выбор способа микротекстурирования режущего инструмента для

обработки железоникелевых сплавов на примере ЭП671

Выводы

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ПРОГНОЗНОГО ОЦЕНИВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

2.1 Взаимосвязь термосиловых параметров, влияющих на износ инструмента

2.2 Эмпирические зависимости термосиловых параметров и способ их моделирования

2.3 Функционал прогнозной оценки и его вычисление

Выводы

Глава 3. ПОСТРОЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БАЗЫ МЕТОДА ПРОГНОЗНОГО ОЦЕНИВАНИЯ

3.1 Микротекстурирование режущих пластин на основе параметрического индентирования

3.2 Оборудование и методика проведения эксперимента

3.2.1 Режимы и условия точения

3.2.2 Измерение износа инструмента

3.2.3 Исследование температурных параметров при точении

3.2.4 Исследование силовых параметров при точении

3.3 Результаты экспериментов по точению заготовок из железоникелевого

сплава ЭП671

Выводы

Глава 4. РЕАЛИЗАЦИЯ И ИСПЫТАНИЯ МЕТОДА ПРОГНОЗНОГО ОЦЕНИВАНИЯ

4.1 Математическое моделирование термосиловых параметров при сравнении обычного и текстурированного инструментов

4.2 Использование функционала прогнозной оценки

4.3 Проверка теоретического прогноза эффективности применения

инструмента с микротекстурированием рабочей поверхности

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности обработки железоникелевых сплавов на основе текстурирования рабочей поверхности режущего инструмента и метода прогнозного оценивания его износа»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время любое машиностроительное предприятие существует в условиях жесткой конкуренции и необходимости постоянного внедрения усовершенствованных и инновационных технологий с целью повышения эффективности производственных процессов. В связи с этим предъявляются всё более высокие требования ко всем элементам производственных процессов с целью уменьшения времени производства новых изделий и уменьшения производственных издержек и брака. При этом механическая обработка с использованием лезвийных режущих инструментов составляет значительную долю среди процессов машиностроительного производства, которая непрерывно совершенствуется посредством разработки и внедрения высокоэффективных технологий.

Режущий инструмент является одним из основных и ответственных элементов технологий лезвийной обработки и именно к его характеристикам предъявляются повышенные требования, которые во многом определяют производительность обработки, качество изготавливаемых изделий и возможность выполнения механической обработки новых конструкционных материалов. Подходы к повышению эффективности лезвийной обработки достаточно разнообразны и могут быть связаны с использованием новых стратегий резания, разработке новых инструментальных материалов и систем, использованием прогрессивных СОТС и методов модификации рабочих поверхностей инструмента для расширения областей использования инструмента в экстремальных условиях обработки.

Модификация поверхности режущего инструмента является одним из основных современных направлений для повышения его работоспособности, изменяющая микротвердость рабочих поверхностей, теплостойкость, износостойкость и др. Для улучшения этих свойств могут использоваться подходы по внедрению в поверхностный слой новых элементов с целью улучшения характеристик инструментального материала [1-6], нанесению защитных

износостойких покрытий [5-13], термические или другие энергетические воздействия, призванные обеспечить требуемые структурные и химические изменения поверхностных слоёв или оптимизировать макро- и микрогеометрию инструмента для улучшения показателей процесса резания [1, 14-17].

Несмотря на значительное число публикаций, посвященных модификации рабочих поверхностей режущего инструмента, остаются недостаточно изученными вопросы создания на его поверхности микротекстур с параметризуемым рельефом, обеспечивающим улучшение условий контактного взаимодействия с обрабатываемым материалом, а также отсутствует инструментарий для априорного выявления рациональных режимов резания инструментом с модифицированными рабочими поверхностями.

Степень разработанности темы. Влияние микротекстурирования на характер протекания процесса резания является объектом исследования ряда зарубежных ученых. Среди наиболее активных исследователей данного направления необходимо отметить Sugihara T, Deng J, Xing Y, Fatima A, Lei S [1844]. В указанных работах изучены различные способы получения микротекстур и их влияние на характер процесса резания при обработке сталей, алюминиевых и титановых сплавов с использованием и в отсутствии смазочных средств, а также предложены практические рекомендации по микрогеометрии текстур с учетом тепловых и механических факторов.

Однако системного обоснования различных физико-химических, термических, трибологических и других явлений, объясняющих эффекты от микротекстурирования рабочих поверхностей инструмента с позиций теории резания материалов, еще не выработано. Кроме того, процессы обработки микротекстурированным инструментом экспериментально изучены для ограниченного спектра обрабатываемых материалов. Например, практически неизученными остаются процессы резания труднообрабатываемых сплавов на железоникелевой основе, широко распространенных при изготовлении ответственных изделий авиационной и других высокотехнологичных отраслей промышленности. Следует также отметить, что на сегодняшний день отсутствуют

методы прогнозного (априорного) оценивания областей эффективного применения микротекстурированного инструмента.

Цель работы состоит в повышении эффективности точения длинномерных заготовок из труднообрабатываемых железоникелевых сплавов твердосплавным режущим инструментом на основе микротекстурирования его рабочей поверхности и разработки метода прогнозного оценивания его износа и выявления рациональных режимов резания.

Объектом исследования является инструмент с микротекстурированием рабочих поверхностей (ИМРП) на основе параметрического индентирования, используемый при обработках железоникелевых сплавов.

Предмет исследования - метод априорной оценки эффективного применения ИМРП по критерию наименьшего износа на основе нового комплексного функционала режимов резания.

Для достижения цели необходимо решить следующие научные задачи.

1. Выполнить систематизацию и анализ технологически ориентированных способов микротекстурирования рабочих поверхностей режущих инструментов, выявить влияние микротекстур на параметры процесса резания.

2. Разработать и реализовать способ формирования микротекстурного рельефа на рабочей поверхности твердосплавного инструмента. .

3. Создать экспериментальную базу для разработки математических моделей прогнозирования износа твердосплавного инструмента в пространстве основных факторов режимов резания при точении железоникелевых сплавов.

4. Разработать комплексный функционал режимов резания при априорном оценивании микротекстурированного и исходного инструментов по критерию наименьшего износа при точении железоникелевых сплавов.

5. Разработать, верифицировать и испытать регрессионные модели составляющих разработанного функционала на основе нелинейного полнофакторного эксперимента по величинам подачи и глубины резания.

6. Выполнить испытания созданного метода прогнозного оценивания износа твердосплавного инструмента и выявления рациональных режимов резания микротекстурированным инструментом при точении железоникелевых сплавов

Теоретическая значимость работы заключается в создании метода формирования прогнозных решений при сравнительных исследованиях режимов высокоэффективной лезвийной обработки.

Научная новизна работы состоит:

- в разработанном методе вычисления мультипликативно-степенных моделей тангенциальной силы и температуры резания с показателями степеней в виде линейных функций от подачи и глубины резания в отличие от традиционных константных показателей;

- в обосновании нового, предложенного автором, функционала режимов резания при априорном оценивании эффективности модификации инструмента на основе микротекстурирования рабочих поверхностей при обработке железоникелевых сплавов.

Практическая значимость работы заключается в повышении эффективности обработки длинномерных заготовок из железоникелевых сплавов по критерию износа режущего инструмента, основанное на выявлении рациональных режимов резания.

Методология и методы исследования. Работа выполнена на основе положений теории резания, теоретических методах планирования эксперимента и регрессионного анализа при моделировании сложных объектов и процессов. Получение микротекстур проводилось на микротвердомере Qness 10 A индентором виккерса. Испытания на стойкость проводились на базе токарного станка CU 500 M с использованием трехкомпонентного динамометра «9257ВА» фирмы Kistler для измерения сил резания и метода естественной термопары с использованием милливольтметра для определения температуры резания.

На защиту выносятся: - способ параметризации микротекстур, получаемых механическим воздействием замкнутым профилем;

- метод аналитического прогнозного оценивания сравнительной характеристики инструментов на основе математического моделирования нового функционала режимов резания;

- модификация мультипликативно-степенных функций представления основных параметров процесса лезвийной обработки по неконстантным показателям степеней сомножителей.

Степень достоверности результатов основывается на:

- созданной экспериментальной базы в результате множественного непротиворечивого эксперимента по резанию материала текстурированным и исходным инструментом;

- согласованности теоретических выводов и результатов практических испытаний;

- использовании общепринятых методов исследования технологических процессов на основе планирования эксперимента и регрессионного анализа.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Рассматриваемые в диссертационной работе вопросы лежат в области изучения закономерностей и взаимосвязей сил, температур резания и износа инструмента при точении длинномерных железоникелевых заготовок, а также построении эмпирических моделей исследуемых параметров и вывода на их основе метода прогнозных решений. По теме и содержанию материалов диссертационная работа соответствует научной специальности 2.5.5 - «Технология и оборудование механической и физико-технической обработки» в части п.2 и п.6 раздела «направления исследований» её паспорта.

Апробации результатов. По теме диссертации опубликовано 5 статей в изданиях из перечня ВАК или их переводных версий, 2 печатных работы на международных научно-технических конференциях.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект N0 FSFS-2021-0006).

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка используемой литературы. Основное содержание работы

изложено на 113 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка, 12 таблиц 51 формулу, список литературы включает 63 наименования.

Глава 1. МИКРОТЕКСТУРИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕСС РЕЗАНИЯ

1.1 Влияние микротекстурирования инструмента на процесс резания

Стойкость инструмента является одним из важнейших параметров для условий эффективной и высокопроизводительной обработки. Для улучшения этой характеристики применяется множество подходов при создании инструмента: выбор и разработка материалов с удовлетворяющими прочностными, тепловыми, химическими характеристиками, задание оптимальной геометрии для определённых условий резания, модификация поверхности различными способами. В процессе самой обработки могут применяться оптимальные траектории обработки и режимы резания, применение различных СОТС и дополнительных внешних воздействий в виде предварительного воздействия на материал с целью его разупрочнения, заморозки инструмента и т.п. [47] Все эти подходы достигают поставленной цели по улучшению обрабатываемости материалов и стойкости инструмента разными путями: снижение сил резания, величины напряжений на поверхности инструмента, температур резания, сил трения, химической активности материала и т.п. Все эти эффекты, находясь в тесном взаимодействии, по-разному влияют на итоговый износ инструмента и на его период стойкости [48].

Что касается модификации поверхности с помощью микротекстур, то здесь авторы многих исследований также выделяют различные положительные эффекты, которые микротекстура оказывает на процесс обработки: улучшение работы СОТС, снижение сил трения, снижение длины контакта стружки и инструмента, снижение теплопереноса между инструментом и обрабатываемым материалом, снижение температуры резания и сил резания.

1.1.1 Коэффициент трения

Рассматривая влияние микротекстур на силу и коэффициент трения между материалами заготовки и инструмента, многие авторы подчеркивают то обстоятельство, что различные смазочно-охлаждающие технологические средства лучше удерживаются на поверхности инструмента вследствие того, что микротекстуры являются своеобразными резервуарами для смазки непосредственно в зоне контакта инструмента и обрабатываемого материала.

В работе [40] авторы использовали лазерную обработку для получения микроотверстий на поверхности режущего инструмента из твердого сплава с целью изучения влияния микротекстур на прочность режущей части инструмента и улучшения условий работы жидких и твердых смазок на основе дисульфида молибдена (рисунок 1.1). В результате проведённого моделирования методом конечных элементов был сделан вывод что подобные элементы в виде микроотверстий не оказывают существенного влияния на целостность инструмента и прочность кромки. А проведённые эксперименты показывают, что наличие подобных микротекстур значительно уменьшает силу резание и расходы энергии на трение между инструментом и стружкой.

Рисунок 1.1. Вид полученных микроотверстий в работе Б.Ье1 и др [40].

Денг и др. [26, 27] в своих работах использовали схожий подход к созданию микрорезервуаров смазки на поверхности режущего инструмента в зоне резания. В данном случае авторы использовали оборудование для микроэрозионной

обработки и получали с его помощью отверстия рядом с режущей кромкой на передней и задней поверхностях, которые использовались для заполнения твёрдой смазкой (рисунок 1.2). В ходе исследования авторы также получили уменьшение сил резания по сравнению с исходным инструментом, объясняемое уменьшением сил трения для инструмента имеющего микроотверстия в зоне резания, наполненные твердой смазкой и обеспечивающие подачу данной смазки в ходе резания.

Рисунок 1.2. Полученные микроотверстия в работах J. Deng и др. [27]

Анализируя работы других авторов, которые будут рассмотрены ниже, можно отметить, что многие из них так же отмечали, что наличие микротекстуры на поверхности позволяют снизить коэффициент трения до 20%, что приводит к уменьшению сил резания.

1.1.2 Длина контакта стружки

Проводя свои исследования по микротекстурированию рабочих поверхностей режущего инструмента, авторы исследований обращали внимание на уменьшение длины контакта стружки с передней поверхностью режущего инструмента и связывали данный эффект с уменьшением коэффициента трения.

В работе Toshiyuki Obikawa [43] были получены четыре различных вида микротекстур с помощью метода фотолитографии и последующим нанесением

алмазоподобного (ЭЬС) покрытия для исследования обработки алюминиевого сплава (рисунок 1.3). В ходе проведённых исследований авторы получили результаты, говорящие о том, что эффекты, оказываемые микротекстурой на процесс обработки, зависят от направленности и вида рисунка микротекстуры, а также ее ширины и глубины. Микротекстуры в виде точечных впадин и параллельных линий показали себя лучше, чем микротекстуры, состоящие из наростов. Более глубокие микротекстуры с меньшей шириной показали себя более эффективно. При этом, исходя из изучения оставленных на передней поверхности следов контакта стружки с инструментом, можно сделать вывод об уменьшении длины контакта.

Рисунок 1.3. Виды исследуемых микротекстур, полученных с помощью напыления маски и травления и нанесённым алмазоподобным покрытием и остаточный след от стружки после

обработки в работе Toshiyuki Obikawa и др. [43]

В другой работе авторов Z.We, J.Deng и др. [32] исследовался способ повышения эффективности обработки титанового сплава за счёт нанесения на передней поверхности инструмента из твердого сплава микротекстур для удержания смазки и отвода излишков тепла от инструмента с помощью тепловых трубок. Проведённые эксперименты показали, что наличие микротекстур уменьшает зону налипшего материала на поверхности инструмента и тангенциальную составляющую силы резания на 10-15% (рисунок 1.4)

Рисунок 1.4. Изучение длины зоны налипания обрабатываемого материала на инструмент в

работе Z.We, J.Deng и др. [32] Другие аналогичные работы авторов [25, 29, 34, 37, 40, 43, 47] также отмечали в своих исследованиях уменьшение длины контакта стружки с инструментом, которое они исследовали по длине следов на поверхности инструмента, оставшихся после обработки. При этом в некоторых случаях можно было отметить

укорочение следов до 30% по сравнению с исходными инструментами, что связывали с уменьшением сил трения от эффекта модификации поверхности.

1.1.3 Адгезия и наростообразование

Ещё одним выделяемым эффектом влияния микротекстуры на характер протекания процесса резания, является уменьшение налипания обрабатываемого материала на поверхность инструмента, который тоже косвенно можно связать с улучшением работы СОТС.

В своей работе авторы N. Kawasegi и др. [25] использовали фемтосекундный лазер для получения микро- и наноразмерных текстур на поверхности инструмента из твердого сплава с целью улучшения процесса резания алюминиевого сплава (рисунок 1.5). Было также исследовано влияние различного направления линий микротекстур по отношению к режущей кромке в условиях минимальной смазки. Данные исследования показали снижение сил резания и уменьшение адгезии обрабатываемого материала, при этом данный эффект был более выражен в условиях высоких скоростей резания и перпендикулярного расположения линий текстур по отношению к траектории схода стружки.

Рисунок 1.5. Исследования зон нароста на инструменте в работе авторов N. Kawasegi и др.

В отличии от предыдущего исследования, авторы ^ Sugihara и др [18] в своей работе использовали схожий подход к получению микро- и нанотекстур и обнаружили наличие положительного эффекта от микротекстурирования только в условиях смазки и ухудшение условий резания и повышенное налипание обрабатываемого материала при сухом резании. В своей последующей работе [22] авторы постарались улучшить работу текстуры за счёт нанесения алмазоподобного покрытия (DLC), однако всё же отметили, что текстурированный инструмент показывает более значительный эффект при наличии смазки, чем при сухом резании.

Продолжая свои исследования в работе [23] авторы решили заострить внимание на параметрах микротекстуры и их влиянии на протекание процесса обработки алюминия. В ходе проведённых экспериментов были сделаны выводы о влиянии расположения полос микротекстуры по отношению к траектории схода стружки на количество материала, налипшего на режущий инструмент (рисунок 1.6).

(с) М8-2

Рисунок 1.6. Зоны адгезии на инструментах в работе авторов ^ Sugihara и др [23]

Более того, при определённых подобранных параметрах микротекстуры по глубине и ширине полос, а также соотношения площади микротекстуры и необработанных участков, возможно добиться улучшения процессов и в условиях сухого резания (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7. Количество материала заготовки на поверхности инструмента в зависимости от различных параметров микротекстуры в условиях сухого резания в работе авторов T. Sugihara

и др [23].

В работах авторов Deng J и др. [33,34] высказывается мысль, что положительные эффекты, вызываемые наличием микротекстур на поверхности инструмента, в виде уменьшения температур резания, могут сместить зоны рациональных режимов обработки и привести к увеличению эффектов наростообразования вследствие пониженных температур.

1.1.4 Температура резания

Deng J и др. [29] установили, что инструменты с гребенчатой текстурой, заполненные твердой смазкой, снижают температуру резания на 5-15 % по сравнению с инструментом без текстуры при высокой скорости резания (> 120 м/мин). Режим смазки, сформированный заполнением твердой смазкой пустот между контактирующими поверхностями при резании, способствовал не только снижению трения, но и температуры, что привело к лучшей целостности кромки и

меньшему износу инструмента, а также меньшему налипанию стружки. Авторы также обнаружили, что инструмент с текстурой эллиптических канавок имеет меньшую температуру резания, чем инструменты с текстурой параллельных и перпендикулярных канавок. Xing и др. [33] установили, что волнистые узоры показали большее снижение температуры, чем инструменты с линейной текстурой канавок. Sharma V и др. [48] в их обзорной статье поясняют, что волнообразные канавки [33] и эллиптические текстуры канавок [29, 47] имеют большую площадь поверхности для рассеивания тепла на передней поверхности инструмента. Wu Z и др. [32] дополнительно снизили температуру резания на 15-20%, используя свой специально разработанный режущий инструмент, который помимо текстур поверхности имел пульсирующую систему охлаждения. Fatima A и др. [37] показали, что текстуры канавок снижают температуру инструмента на 12% при более низких скоростях резания по сравнению с нетекстурированным инструментом.

Xie J и др. [44, 45] установили, что снижение температуры резания было связано не только с уменьшением площади контакта инструмента со стружкой, но и с воздушным пространством, создаваемым текстурами в зоне контакта между стружкой и текстурированной передней поверхностью. Эти воздушные пространства способствовали быстрому скольжению и отводу тепла режущей стружки при сухом точении титанового сплава. Авторы утверждают, что микрорифленые текстуры снижают температуру режущего инструмента на 103 °C по сравнению с нетекстурированным инструментом. Они сообщили, что текстуры способны снизить температуру режущей кромки ниже 500 °C. При этом температура резания снижалась с уменьшением глубины канавки со 149 мкм до 25 мкм, но при глубине 7 мкм и соотношении сторон 0,14 эта тенденция нарушалась, что могло быть связано с плохим воздушным пространством для отвода тепла. Авторы утверждают, что ширина канавок на текстуре должна быть меньше толщины необработанной стружки, чтобы стружка могла течь по передней поверхности инструмента. Они также продемонстрировали, что инструмент с микроканавками глубиной 25 мкм снижает температуру резания с 20,0% до 27,2%

(в зависимости от скорости съема материала) при сухом точении титанового сплава.

1.1.5 Сила резания

Lei S и др. [40] установили, что текстурированные режущие инструменты с микроёмкостями смазки снижают средние силы резания на 10-30 %. Kawasegi N и др. [25] сообщили об уменьшении сил резания для текстурированных инструментов и пришли к выводу, что эффект текстуры в значительной степени зависит от ориентации текстур и скорости резания. Deng J и др. [26] продемонстрировали, что одно микроотверстие [26] или несколько микроотверстий [27], заполненных твердыми смазками, значительно снижают силы резания по сравнению с нетекстурированным инструментом. Кроме того, они продемонстрировали, что инструменты с гребенчатой текстурой и эллиптическими канавками демонстрируют меньшие силы резания, чем инструменты с параллельной текстурой [29]. Wu Z и др. [32] показали, что разработанный ими инструмент с текстурами снижает силы резания в диапазоне 10 - 20%. Deng J и др. [30] и Xing Y и др. [33] показали, что инструменты с нанотекстурой и твердыми смазочными покрытиями на передней поверхности снижают силы резания по сравнению с нетекстурированными и текстурированными инструментами без покрытия.

Koshy и Tovey [46] продемонстрировали, что микротекстурирование режущих инструментов не только снижает усилие резания, но также уменьшает изменчивость усилий резания при обработке закаленной стали. Они также пришли к выводу, что придание текстуры инструменту поддерживает постоянную длину контакта со стружкой по сравнению с нетекстурированными инструментами. Установлено, что эксцесс и асимметрия высоты текстуры являются хорошими индикаторами степени уменьшения силы. Xie J и др. [44] показали, что их разработанный инструмент с текстурой микроканавок глубиной 25 мкм снижает

силы резания на 32,7-56,1% (в зависимости от скорости съема материала) по сравнению с нетекстурированным инструментом при обработке титана. Zhang K и др. [35] сообщили, что для разработанного текстурированного инструмента силы резания были снижены на 21,2-34,7% в условиях полной смазки, тогда как для недостаточной смазки это снижение составило всего от 2 до 8%. При этом они пришли к выводу, что положительное влияние текстур поверхности было в первую очередь из-за того, что текстуры служат микрорезервуаром для постоянного пополнения смазки, а вторичные действия текстур, включая улавливание остатков износа, в гораздо меньшей степени способствуют снижению силы резания.

Fatima A и др. [37] показали, что текстурирование поверхности на задней поверхности режущего инструмента приводит к снижению обеих сил резания в среднем на 12% по сравнению с нетекстурированным инструментом. Они также сообщили, что инструмент с рельефной поверхностью снижает силу резания и силу трения на 10% и 23% соответственно [38] благодаря уменьшению коэффициента трения и степени усадки стружки. Xing Y и др. в своем последнем исследовании [49] показали, что инструмент с прямоугольной текстурой имеет наименьшую силу резания.

1.2 Способы получения микротекстур и их особенности

Лазерная обработка. Метод лазерной обработки основан на формировании концентрированного потока фотонов, которые, поглощаясь материалом, преобразуются в тепловую энергию. Возможности лазерного оборудования достаточно разнообразны в плане диапазона мощностей, размерных возможностей обработки и набора обрабатываемых материалов. Возможности и качество обработки во многом определяются длиной волны лазерного излучения, коэффициентом поглощения данного излучения обрабатываемым материалом и плотностью мощности излучения. Длительность лазерного излучения также может влиять на распространение тепловой энергии в зоны, смежные с обрабатываемым участком [52, 53].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Остриков Евгений Анатольевич, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Григорьев С.Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента: учебное пособие. - М.: Машиностроение, 2009. - 368 с.

2. Григорьев, С. Н. Комплексное модифицирование поверхности карбидного инструмента легированием NbHfTi с последующим нанесением износостойкого покрытия (TiAl)N: Трение и износ / С.Н. Григорьев, С.В. Фёдоров, М.Д. Павлов, А.А. Окунькова, Йе Мин Со.- Том 34,№1, 2013, 599-605 c.

3. Карпович, С. С. Влияние ионно-плазменного азотирования на характер затупления режущего инструмента / С. С. Карпович, Н. С. Царь, С. И. Карпович // Труды БГТУ. - Минск : БГТУ, 2016. - № 2 (184) 2016 год. - С. 307-310.

4. Гурьев А.М., Иванов С.Г., Гурьев М.А., Черных Е.В., Иванова Т.Г. Химико-термическая обработка материалов для режущего инструмента. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2015;58(8):578-582.

5. Оганян, Г. В. Повышение надежности твердосплавных инструментов путем ионного азотирования и нанесения износостойкого покрытия: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.03.01 / Г. В. Оганян. - М., Моск. гос. технол. ун-т "Станкин", 1994.- 25 с.

6. Григорьев, С. Н. Модификация структуры и свойств быстрорежущей стали путём комбинированной вакуумно-плазменной обработки: Металловедение и термообработка металлов / С. Н. Григорьев, А. С. Метель, С. В. Фёдоров.- 2012. №1.8-12 c

7. Волосова, М.А. О выборе оптимального метода модификации поверхности режущего инструмента исходя из его служебного назначения // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2012. - №12. - С. 12 - 16.

8. Верещака, А.С. Повышение эффективности инструмента путем управления составом, структурой и свойствами покрытий / А.С. Верещака, А.А. Верещака // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2005. - №9. - С. 9 - 18

9. Верещака, А.С. Функциональные покрытия для режущего инструмента А.С. Верещака, А.А. Верещака // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2010. - №26. -С. 28 - 37.

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

11. Табаков, В.П. Принципы формирования и технологии нанесения износостойких покрытий режущего инструмента: учебное пособие / В. П. Табаков, С. Н. Григорьев, А. С. Верещака. - Ульяновск: УлГТУ, 2012. - 196 с.

12. Табаков, В. П. Функциональные параметры процесса резания режущим инструментом с износостойкими покрытиями : учебное пособие / В. П. Табаков, А. С. Верещака, С. Н. Григорьев. - Ульяновск : УлГТУ, 2012. - 172 с.

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

14. Пинахин, И.А. Повышение эксплуатационного ресурса твердосплавных режущих инструментов методом объемного импульсного лазерного упрочнения/ И.А. Пинахин, В.В. Иванов, В.Г. Копченков, В.А. Черниговский// Упрочняющие технологии и покрытия. - 2014. - №10. - С. 11 - 15.

15. Сизов С. В. Повышение работоспособности твердосплавного режущего инструмента путем импульсной лазерной обработки многослойного покрытия: диссертация канд. техн. наук:05.02.07 / Сизов Сергей Валерьевич. - Ульяновск, 2019 - 156 с.

16. Салманов, Н. С. Упрочнение твердосплавного инструмента / Н. С. Салманов // СТИН. - 1997. - №6. - С. 24 - 28.

17. Муха. И. М. Упрочнение твердых сплавов ультразвуковыми колебаниями: Порошковая металлургия / И. М. Муха, В. И. Винниченко. -1983 - №8, 43-46 с.

18. Sugihara T, Enomoto T. Development of a cutting tool with a nano/micro-textured surface—Improvement of anti-adhesive effect by considering the texture patterns. Precision Engineering 2009; 33(4): 425-429.

19. Enomoto T, Sugihara T, Yukinaga S, Hirose K, Satake U. Highly wear-resistant cutting tools with textured surfaces in steel cutting. CIRP Annals - Manufacturing Technology 2012; 61(1): 571-574.

20. Sugihara T, Enomoto T. Performance of cutting tools with dimple textured surfaces: A comparative study of different texture patterns. Precision Engineering 2017.

21. Enomoto T, Sugihara T. Improving anti-adhesive properties of cutting tool surfaces by nano-/micro-textures. CIRP Annals-Manufacturing Technology 2010; 59(1): 597- 600.

22. Enomoto T, Sugihara T. Improvement of Anti-Adhesive Properties of Cutting Tool by Nano/Micro Textures and Its Mechanism. Procedia Engineering 2011; 19(0): 100-105.

23. Sugihara T, Enomoto T. Improving anti-adhesion in aluminum alloy cutting by micro stripe texture. Precision Engineering 2012; 36(2): 229-237.

24. Sugihara T, Enomoto T. Crater and flank wear resistance of cutting tools having micro textured surfaces. Precision Engineering 2013; 37(4): 888-896.

25. Kawasegi N, Sugimori H, Morimoto H, Morita N, Hori I. Development of cutting tools with microscale and nanoscale textures to improve frictional behavior. Precision Engineering 2009; 33(3): 248-254.

26. Deng J, Song W, Zhang H. Design, fabrication and properties of a self-lubricated tool in dry cutting. International Journal of Machine Tools and Manufacture 2009; 49(1): 66-72.

27. Deng J, Song W, Zhang H, Yan P, Liu A. Friction and wear behaviors of the carbide tools embedded with solid lubricants in sliding wear tests and in dry cutting processes. Wear 2011; 270(9-10): 666-674.

28. Song W, Deng J, Wu Z, Zhang H, Yan P, Zhao J, Ai X. Cutting performance of cemented-carbides-based self-lubricated tool embedded with different solid lubricants. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 2011; 52(5-8): 477485.

29. Deng J, Wu Z, Lian Y, Qi T, Cheng J. Performance of carbide tools with textured rake-face filled with solid lubricants in dry cutting processes. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 2012; 30(1): 164-172.

30. Deng J, Lian Y, Wu Z, Xing Y. Performance of femtosecond laser-textured cutting tools deposited with WS2 solid lubricant coatings. Surface and Coatings Technology 2013; 222(0): 135-143.

31. Lian Y, Deng J, Yan G, Cheng H, Zhao J. Preparation of tungsten disulfide (WS2) soft-coated nano-textured self-lubricating tool and its cutting performance. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 2013; 68(9-12): 20332042.

32. Wu Z, Deng J, Su C, Luo C, Xia D. Performance of the micro-texture self-lubricating and pulsating heat pipe self-cooling tools in dry cutting process. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 2014; 45: 238-248.

33. Xing Y, Deng J, Li S, Yue H, Meng R, Gao P. Cutting performance and wear characteristics of Al2O3/TiC ceramic cutting tools with WS2/Zr soft-coatings and nano-textures in dry cutting. Wear 2014; 318(1-2): 12-26.

34. Xing Y, Deng J, Zhao J, Zhang G, Zhang K. Cutting performance and wear mechanism of nanoscale and microscale textured Al2O3/TiC ceramic tools in dry cutting of hardened steel. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 2014; 43: 46-58.

35. Zhang K, Deng J, Xing Y, Li S, Gao H. Effect of microscale texture on cutting performance of WC/Co-based TiAlN coated tools under different lubrication conditions. Applied Surface Science 2015; 326: 107-118.

36. Fatima A, Mativenga P T. Assessment of tool rake surface structure geometry for enhanced contact phenomena. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 2013; 69(1): 771-776.

37. Fatima A, Whitehead D J, Mativenga P T. Femtosecond laser surface structuring of carbide tooling for modifying contact phenomena. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 2014; 228(11): 13251337.

38. Fatima A, Mativenga P T. A comparative study on cutting performance of rake-flank face structured cutting tool in orthogonal cutting of AISI/SAE 4140. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 2015; 78(9): 2097-2106.

39. Fatima A, Mativenga P T. On the comparative cutting performance of nature-inspired structured cutting tool in dry cutting of AISI/SAE 4140. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 2015; 0(0): 0954405415617930.

40. Lei S, Devarajan S, Chang Z. A study of micropool lubricated cutting tool in machining of mild steel. Journal of Materials Processing Technology 2009; 209(3): 16121620.

41. Ma J, Duong N H, Lei S. Finite element investigation of friction and wear of microgrooved cutting tool in dry machining of AISI 1045 steel. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology 2014; 229(4): 449-464.

42. Ma J, Duong N H, Lei S. Numerical investigation of the performance of microbump textured cutting tool in dry machining of AISI 1045 steel. Journal of Manufacturing Processes 2015; 19: 194-204.

43. Obikawa T, Kamio A, Takaoka H, Osada A. Micro-texture at the coated tool face for high performance cutting. International Journal of Machine Tools and Manufacture 2011; 51(12): 966-972.

44. Xie J, Luo M, Wu K, Yang L, Li D. Experimental study on cutting temperature and cutting force in dry turning of titanium alloy using a non-coated micro-grooved tool. International Journal of Machine Tools and Manufacture 2013; 73: 25-36.

45. Xie J, Luo M-J, He J-L, Liu X-R, Tan T-W. Micro-grinding of micro-groove array on tool rake surface for dry cutting of titanium alloy. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing 2012; 13(10): 1845-1852.

46. Koshy P, Tovey J. Performance of electrical discharge textured cutting tools. CIRP Annals - Manufacturing Technology 2011; 60(1): 153-156.

47. Ze W, Jianxin D, Yang C, Youqiang X, Jun Z. Performance of the self-lubricating textured tools in dry cutting of Ti-6Al-4V. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 2012; 62(9-12): 943-951.

48. Sharma V, Pandey P M. Recent advances in turning with textured cutting tools: A review. Journal of Cleaner Production 2016; 137: 701-715.

49. Xing Y, Deng J, Wang X, Ehmann K, Cao J. Experimental Assessment of Laser Textured Cutting Tools in Dry Cutting of Aluminum Alloys. Journal of Manufacturing Science and Engineering 2016; 138(7): 071006-071006-10.

50. Клименков, С. С. Инновационные технологии в машиностроении: учебное пособие / С. С. Клименков, В. В. Рубаник. — Минск: Белорусская наука, 2021. — 405 c.

51. Макаров, А. Д. Износ и стойкость режущих инструментов. - M.: Машиностроение /1978- 264 с., Лоладзе, Т. Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента.-M.: Машиностроение / 1982.- 320 с.

52. Fedorov S.V., Ostrikov E.A., Mustafaev E.S., Hamdy K. The formation of the cutting tool microgeometry by pulsed laser ablation. Mechanics and Industry. 2019. Т. 19. № 7. С. 703.

53. Кузин В.В., Григорьев С.Н., Федоров М.Ю., Остриков Е.А. Физико-технологические аспекты импульсной лазерной прорезки полостей в керамике. Общая характеристика процесса Новые огнеупоры. 2018. № 3. С. 64-68.

54. Федоров С.В., Остриков Е.А. Нанесение несплошных покрытий на твердосплавном инструменте методом лазерной абляции. Автоматизация и управление в машиностроении. 2016. № 3 (25). С. 28-32.

55. Т. В. Кононенко, В. И. Конов, С. В. Гарнов, Р. Даниелиус, А. Пискарскас, Г. Тамошаускас, Ф. Даусингер, «Сравнительное исследование абляции материалов фемтосекундными и пико/наносекундными лазерными импульсами», Квантовая электроника, 28:2 (1999), 167-172 [Quantum Electron., 29:8 (1999), 724-728].

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

57. Васин, С.А. Резание материалов: термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании / С.А. Васин, А.С. Верещака, В.С. Кушнер - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 448 с.: ил.

58. Верещака, A.C. Резание материалов: Учебник / A. C. Верещака, B. C. Кушнер. - Москва: Высш. шк., 2009. - 535 с.

59. Бобров, В.Ф. Основы теории резания металлов / В.Ф. Бобров. - М.: Машиностроение, 1975. - 344 с.

60. Артамонов, Е. В. Резание металлов и температурный фактор : учебное пособие / Е. В. Артамонов, Д. В. Васильев, М. Х. Утешев. - Тюмень : ТюмГНГУ, 2012. - 150 с.

61. Солоненко, В. Г. Резание металлов и режущие инструменты: учебное пособие для вузов / В. Г. Солоненко, А. А. Рыжкин. - 2-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2008. - 414 с.

62. Силин С.С. метод подобия при резании металлов. -М.: Машиностроение, 1979.-152с.

63. Макаров А. Д. Износ твердосплавного инструмента при резании жаропрочных сплавов / А.Д. Макаров, В.С. Мухин, Н.В. Воронин // Станки и инструмент. 1974. No2. С. 26-28.