Повышение стойкости твердосплавных концевых фрез при обработке деталей из титановых сплавов на основе применения разработанных многокомпонентных композиционных покрытий наноразмерной структуры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Оганян Максим Гайкович

• Оганян Максим Гайкович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Оганян Максим Гайкович

Введение

ГЛАВА 1. Методы повышения свойств режущего инструмента путем нанесения износостойких покрытий

1.1 Анализ механизма изнашивания твердосплавного инструмента при концевом фрезеровании и формулирование задачи повышения его стойкости

1.2 Анализ основных тенденций совершенствования твердосплавного инструмента

1.3 Повышение стойкости металлорежущего инструмента путем нанесения износостойких покрытий. Вакуумно-дуговое осаждение покрытий

1.4 Анализ интенсивности изнашивания твердосплавного инструмента с

покрытием на операции концевого фрезерования

Выводы по главе

ГЛАВА 2. Разработка составов износостойких покрытий, наносимых на режущий инструмент, работающий в условиях концевого фрезерования при обработке титанового сплава

2.1 Особенности процесса фрезерования. Режущий инструмент

2.2 Титановые сплавы и особенности их механической обработки

2.3 Функциональные требования к покрытию для режущего инструмента

2.4 Концепция многокомпонентного композиционного покрытия

2.5 Выбор структуры и состава многокомпонентного композиционного

покрытия

Выводы по главе

ГЛАВА 3. Исследование свойств разработанных покрытий и их влияние на основные характеристики контактных процессов

3.1 Выбор последовательности технологических операций осаждения покрытия на рабочие поверхности режущего инструмента

3.2 Контролируемые параметры покрытия. Исследование влияния составов покрытий на их параметры

3.2.1 Микротвердость

3.2.2 Адгезионная прочность сцепления покрытия с инструментальной основой

3.2.3 Фазовый состав покрытий и микроструктура

3.2.4 Коэффициент трения

3.3 Исследование влияния разработанных покрытий на основные характеристики контактных явлений, происходящих на передней поверхности концевых фрез со сменными пластинами круглой формы при обработке титанового сплава ВТ-20

3.3.1 Методика расчета коэффициента трения и нормальных напряжений

3.3.2 Исследование силовых параметров процесса концевого фрезерования титановых сплавов

3.3.2.1 Тарировка динамометра фирмы Kistler

3.3.2.2 Методика расчета тангенциальной и радиальной составляющих силы резания (Pz и Py)

3.3.2.3 Получение эмпирических формул, отражающих взаимосвязь между факторами процесса резания и силовыми параметрами при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ20 с применением режущего инструмента без покрытия

3.3.2.4 Эмпирические формулы, отражающие взаимосвязь между факторами процесса резания и силовыми параметрами при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ20 с применением режущего инструмента с покрытием Ti-TiN-(ПАА^

3.3.2.5 Эмпирические формулы, отражающие взаимосвязь между факторами процесса резания и силовыми параметрами при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ20 с применением режущего инструмента с покрытием 2г-2г№ (О-^гАГ^

3.3.2.6 Расчет коэффициентов трения и нормальных напряжений на передней поверхности при концевом фрезеровании с применением режущего инструмента без покрытия и с покрытиями ТьТ№(Т^Сг,Л1)К, 2г-2г№ (Сг,7г,А1)Ы

3.4 Исследование влияния элементного состава покрытия на стойкость

инструмента при концевом фрезеровании титанового сплава

Выводы по главе

ГЛАВА 4. Исследование режущих свойств твердосплавного инструмента с разработанными покрытиями при концевом фрезеровании титановых сплавов

4.1 Определение рациональных параметров осаждения покрытия (Сг,7гА1^

4.2 Определение рациональной толщины износостойкого слоя покрытия 7г-7гЩСг,7гА1^

4.3 Исследование кинетики изнашивания концевых фрез с СНП из твердого сплава с различными вариантами по составу осажденных многокомпонентных композиционных покрытий

4.4 Исследование характера разрушения режущего инструмента с покрытием на операции концевого фрезерования при обработке титановых сплавов

4.5 Исследование зависимости периода стойкости инструмента от скорости резания

4.6 Исследование зависимости элементного состава покрытий, наносимых на цельные твердосплавные концевые фрезы, на стойкость

при обработке деталей из титанового сплава ВТ-6

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Расчетные значения мгновенных тангенциальных и радиальных и Py) составляющих силы резания с применением инструмента без покрытия при концевом фрезеровании деталей из

титанового сплава ВТ-20

Приложение Б. Расчетные значения мгновенных тангенциальных и радиальных и Py) составляющих силы резания с применением инструмента с покрытием Ti-TiN-(Ti,Cr,Al)N при концевом фрезеровании

деталей из титанового сплава ВТ-20

Приложение В. Расчетные значения мгновенных тангенциальных и радиальных и Py) составляющих силы резания с применением инструмента с покрытием Zr-ZrN-(Cr,Zr,Al)N при концевом фрезеровании

деталей из титанового сплава ВТ-20

Приложение Г. Чертеж тороидальной концевой фрезы фирмы Sandvik

Coromant модели R300-016B20L-08L диаметром 16 мм

Приложение Д. Чертеж круглой сменной пластины модели Coromill

0828 ^300 - 0828Z - PM 1130)

Приложение Е. Чертеж цельной твердосплавной концевой фрезы Iscar

D16r0Z4

Приложение Ж. Патент на изобретение №

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение стойкости твердосплавных концевых фрез при обработке деталей из титановых сплавов на основе применения разработанных многокомпонентных композиционных покрытий наноразмерной структуры»

Введение

Актуальность работы. Современное автоматизированное машиностроительное производство уделяет большое внимание такому показателю, как стойкость режущего инструмента, стараясь при этом использовать ресурсосберегающие и экологически дружественные технологии [138,139].

Инструмент, работающий в условиях прерывистого резания, подвергается знакопеременному термомеханическому воздействию, приводящему к его достаточно интенсивному разрушению в виде сколов и активного трещинообразования [10,16,50]. Изменение теплофизических, физико-механических и кристаллохимических характеристик сказывается на работоспособности инструмента. Модификация свойств режущего инструмента путем нанесения функциональных покрытий на его рабочие поверхности является одним из наиболее эффективных способов повышения его надежности [11,16,36,51]. В настоящее время имеющееся оборудование и технологические процессы позволяют осуществлять синтез покрытий многослойного типа, с нанометрической толщиной нанослоев.

Одним из современных и высокоэффективных методов осаждения покрытия является процесс фильтруемого катодно-вакуумно-дугового осаждения (ФКВДО) [127]. Данный метод позволяет осаждать покрытия с минимальным содержанием микрокапельной фазы и нанослойной структурой с нанослоями, имеющими толщину до 2-3 нм.

В последнее время повышается объем обработки резанием ряда труднообрабатываемых материалов, в частности - титановых сплавов, которые с течением времени получают всё большее применение в таких областях машиностроительных производств, как авиационная и ракетная техника [137]. Титановые сплавы являются труднообрабатываемыми материалами за счет своей высокой прочности, вязкости, окисляемости и низкой теплопроводностью.

Концевое фрезерование - один из традиционных видов механической обработки, который широко применяется для обработки титановых сплавов. Однако дальнейшее повышение стойкости режущего инструмента, ограничено тем, что инструментальные материалы ограничены пределом с точки зрения теплостойкости [129].

Таким образом, актуальность данной работы заключается в повышении стойкости концевых фрез при обработке деталей из титановых сплавов.

Степень разработанности темы. Основываясь на труды таких авторов, как Анаков А.А., Беккер М.С., Бобров В.Ф., Васин С.А., Верещака А.С., Верещака А.А., Волосова М.А., Грановский Г.И., Григорьев С.Н., Жилин В.А, Зорев Н.Н., Кабалдин Ю.Г., Лоладзе Т.Н., Паладин Н.М, Табаков В.П., Талантов Н.В. и многих других, можно утверждать, что основной причиной изнашивания режущего инструмента при прерывистом резании является воздействие знакопеременных силовых и тепловых нагрузок. Применение режущего инструмента с износостойкими покрытиями рационально подобранного состава и архитектуры может позволить повысить производительность процесса концевого фрезерования. Особенности применения режущих инструментов с износостойкими покрытиями на операциях концевого фрезерования, а также - вопросы выбора рационального состава и архитектуры таких покрытий изучены недостаточно полно. Большой интерес представляет универсальная методология, которая позволяла бы определять рациональный состав и архитектуру износостойкого покрытия для операций концевого фрезерования.

Целью настоящей работы является повышение стойкости концевых фрез при обработке деталей из титановых сплавов путем нанесения многокомпонентных композиционных наноструктурированных покрытий на рабочие поверхности режущего инструмента.

Для достижения цели работы необходимо решить следующие научные задачи:

1. Разработать рациональные структуру и состав покрытия, наносимого на поверхности твердосплавных концевых фрез.

2. Выбрать рациональные режимы формирования многокомпонентных композиционных наноструктурированных покрытий на основе процесса ФКВДО.

3. Исследовать параметры функционирования процесса концевого фрезерования при обработке деталей из титановых сплавов твердосплавным инструментом с разработанными многокомпонентными композиционными наноструктурированными покрытиями.

4. Исследовать влияние наносимых многокомпонентных композиционных покрытий на основные характеристики контактных процессов на передней поверхности концевых фрез со сменными пластинами круглой формы при обработке деталей из титанового сплава ВТ-20.

5. Разработать технологические рекомендации по применению твердосплавного инструмента с разработанными многокомпонентными композиционными модифицированными покрытиями с нанослойной структурой для операций концевого фрезерования при обработке деталей из титанового сплава ВТ-20.

6. Исследовать возможность эффективного применения режущего инструмента с разработанными покрытиями для концевого фрезерования деталей из титановых сплавов различных марок (в частности, ВТ-6).

Решение задач диссертационной работы позволяет создать высокоэффективный режущий инструмент с покрытием.

Объектом исследования является процесс концевого фрезерования твердосплавными фрезами с многокомпонентными композиционными наноструктурированными покрытиями деталей из титановых сплавов ВТ-20 и ВТ-6.

Предметом исследования являются закономерности влияния параметров осаждения многокомпонентных композиционных наноструктурированных покрытий, их структуры и состава на стойкость концевых твердосплавных фрез при фрезеровании деталей из титановых сплавов ВТ-20 и ВТ-6.

Научная новизна работы заключается в: - разработанных составе и архитектуре многокомпонентного композиционного покрытия (7г-7г№(Сго,587го,22А1о,2о)^ с наноразмерной структурой, обеспечивающие повышение стойкости концевых фрез до 2,5 раз при обработке титанового сплава ВТ-20 по сравнению с инструментами с коммерчески выпускаемыми покрытиями, рекомендуемыми для указанных условий обработки;

- установленных зависимостях изменения силовых параметров при фрезеровании титанового сплава ВТ-20 концевыми фрезами от величины подачи на зуб в определенном диапазоне значений;

Теоретическая значимость. Получены зависимости в виде мультипликативной модели влияния факторов фрезерования на составляющие силы резания при обработке деталей из титанового сплава ВТ-20 концевыми фрезами со сменными неперетачиваемыми пластинами круглой формы с разработанным покрытием.

Практическая ценность. В результате выполненных исследований получены следующие практические результаты:

- определены составы и структуры многокомпонентных композиционных наноструктурированных покрытий для операции концевого фрезерования при обработке деталей из титанового сплава ВТ-20;

- получены результаты исследования основных механических, эксплуатационных и технологических свойств разработанных многокомпонентных композиционных наноструктурированных покрытий на концевых фрезах;

- разработаны технологические рекомендации по применению инструмента из твердого сплава с разработанными многокомпонентными композиционными наноструктурированными покрытиями для операции концевого фрезерования при обработке деталей из титанового сплава ВТ-20, обеспечивающие максимальную стойкость режущего инструмента.

Методология и методы исследования. В основе методов исследования лежат методы планирования эксперимента. Экспериментальные исследования проводились на вертикально-фрезерном станке фирмы Knuth модели WF 4.1. Для получения данных силовых параметров резания использовался динамометр фирмы Kistler модели 9257В с программным обеспечением DynoWare. Для определения фазового состава образцов был использован рентгеновский дифрактометр PANalytical Empyrean Series 2 с использованием программного обеспечения PANalytical High Score Plus и базы данных ICCDPDF-2. Характер разрушения покрытий проводили на сканирующем электронном микроскопе Phenom ProX. Контроль очагов износа режущего инструмента проводился при помощи оптического микроскопа ZEISS DiscoveryV12. Контроль таких параметров покрытия, как микротвердость и адгезионная прочность сцепления, проводился с использованием микротвердомера Instron Wilson Hardness Group Tukon и скретч-тестера Nanovea модели СВ500.

Положения, выносимые на защиту:

- разработанный рациональный состав многокомпонентного композиционного покрытия наноразмерной структуры (Zr-ZrN-(Cro,58Zro,22Alo,2o)N), позволяющий значительно повысить стойкость режущего инструмента по сравнению с инструментами с коммерчески выпускаемыми покрытиями, рекомендуемыми для указанных условий обработки;

- определенные рациональные режимы нанесения разработанного

многослойно-композиционного наноструктурированного покрытия Zr-ZrN-

10

(Cr0,58Zr0,22Al0,20)N при применении технологии ФВДО, при которых режущий инструмент обладал наилучшим показателем по стойкости;

- установленные эмпирические зависимости силовых параметров от факторов резания в виде мультипликативной степенной функции, основанные на проведенных исследованиях определения мгновенных значений силовых параметров, действующих на режущую пластину с покрытиями;

- экспериментальное доказательство эффективности применения многокомпонентного композиционного наноструктурированного покрытия Zr-ZrN-(Cr0,58Zr0,22Al0,20)N с тремя функциональными слоями в качестве износостойкого покрытия для концевых фрез при обработке деталей из титановых сплавов.

Степень достоверности обусловлена многочисленными экспериментами по оценке эффективности применения режущего инструмента с покрытием Zr-ZrN-(Cro,58Zro,22Alo,2o)N в рамках исследовательских работ (2015-2019 г.) «Совершенствование технологии нанесения упрочняющих покрытий на режущие кромки сменных фрезерных пластин и монолитных фрез для обработки алюминиевых и титановых сплавов» по Государственному контракту от 15.05.2015 г. № 15411.169999.18.009 и Дополнительным соглашениям к нему, заключенным между Министерством промышленности и торговли Российской Федерации и ФГУП «ЦАГИ». Материалы исследований были переданы в Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского (ФГУП «ЦАГИ») с дальнейшим ожиданием акта о внедрении.

Апробация. Основные результаты работы доложены на научных семинарах кафедры "Высокоэффективные технологии обработки" (ВТО) и на 3-х международных научных конференциях:

1. 52nd CIRP Conference on Manufacturing Systems (Любляна, Словения, 2019 год).

2. 8th CIRP Conference on High Performance Cutting (HPC 2018) (Будапешт, Венгрия, 2018 год).

3. The 5th International Conference on Competitive Materials and Technology Processes (Мишкольц, Венгрия, 2018 год).

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Тема диссертационной работы соответствует паспорту научной специальности 05.02.07 - «Технология и оборудование механической и физико-технической обработки» в части п.2 раздела «Области исследований».

Публикации. Основные теоретические положения и результаты исследований опубликованы в 12 статьях, 4 из которых опубликованы в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК, 6 статей в изданиях, входящих в базы SCOPUS и Web of Science. Получен 1 патент на изобретение (Приложение Ж).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка литературы, который включает 159 источников. Работа изложена на 215 страницах печатного текста и включает в себя 21 таблицу, 114 рисунков и 7 приложений.

ГЛАВА 1. Методы повышения свойств режущего инструмента путем нанесения износостойких покрытий

В процессе обработки резанием инструмент испытывает существенные механические и температурные нагрузки, поэтому особое внимание уделяется правильному выбору инструментального материала, который играет ключевую роль в обеспечении таких эксплуатационных характеристик, как износостойкость, производительность и надежность.

Анализ свойств основных инструментальных материалов дает возможность отметить, что на данный момент не существует инструментального материала, который обладает оптимальным сочетанием режущих свойств. При повышении твердости и износостойкости обычно снижается такой показатель, как прочность. Из всех имеющихся инструментальных материалов наибольшее распространение получили твердые сплавы, обладающие оптимальным сочетанием таких свойств, как твердость и износостойкость с одной стороны, и прочность с другой, что позволяет обеспечить высокую стойкость режущего инструмента.

Характер износа твердосплавного режущего инструмента зависит от многих факторов, основными из которых являются: вид обработки; физико-механические свойства инструментального и обрабатываемого материалов; параметры режима резания; геометрические параметры инструмента; применение СОТС и ряд других факторов.

В данной главе представлен анализ проблемы повышения стойкости твердосплавного режущего инструмента, работающего в условиях прерывистого резания, а в данном случае при концевом фрезеровании деталей из титановых сплавов, а также представлены распространенные и широко применяемые методы повышения свойств режущего инструмента.

1.1 Анализ механизма изнашивания твердосплавного инструмента при концевом фрезеровании и формулирование задачи повышения его стойкости

Для решения задачи повышения стойкости режущего инструмента необходимо исследовать механизм изнашивания его режущей части.

Распределение износа режущего инструмента по его рабочим поверхностям существенным образом зависит от условий резания. В зонах контакта режущего инструмента и обрабатываемого материала происходит износ инструмента в результате механического контакта с материалом заготовки, а также из-за термических реакций, протекающих в зоне резания.

Имеется большое количество работ, посвещенных вопросу механизма изнашивания и разрушения рабочих поверхностей режущего инструмента при прерывистом резании. Такими авторами, как Анаков А.А., Беккер М.С., Бобров В.Ф., Васин С.А., Верещака А.С., Грановский Г.И., Жилин В.А, Зорев Н.Н., Кабалдин Ю.Г., Лоладзе Т.Н., Паладин Н.М, Табаков В.П., Талантов Н.В., а также рядом других авторов, были достаточно подробно описаны механизмы изнашивания реужщего инструмента при прерывистом резании.

Основываясь на результах данных исследовательских работ можно утверждать, что при прерывистом резании основную роль в разрушении твердосплавного инструмента играют знакопеременные силовые и тепловые нагрузки, воздействующие на его режущую часть. Рассмотрим поэтапно механизм изнашивания твердосплавного инструмента без покрытия в процессе прерывистого резания (описан В. П. Табаковым [50]), (рисунок 1.1):

1. Формирование продольных (перпендикулярных главной режущей кромке) трещин.

2. Распространение продольных трещин в направлении задней поверхности инструмента.

3. Образование поперечных (параллельных главной режущей кромке) трещин, что в совокупности с продольными образует сетку трещин, что приводит к разрушению инструмента и выходу его из строя.

Продольные фСЩИММ и материале

Поперечные |рещмны н мл Iериале

11рОДОЛЫ1ЫС

и поперечные грещииы и ма ■ериале

Рисунок 1.1 - Износ твердосплавного инструмента (продольные и

поперечные трещины) [50]

В работах А. И. Бетанели [7] дано объяснение процесса хрупкого разрушения твердосплавного инструмента в процессе прерывистой обработки. При выходе зуба фрезы из контакта с обрабатываемым материалом происходит адгезионное схватывание стружки с контактными поверхностями инструмента, что приводит к выкрашиванию инструментального материала при повторном врезании.

По мнению таких авторов, как Г. С. Андреев, Ю. Г. Кабалдин и Т. Н. Лоладзе [3,30,36] основная причина, по которой происходит выкрашивание инструментального материала, заключается в том, что в процессе обработки происходят сколы режущей части инструмента, предшественниками которых являются трещины, появляющиеся за счет знакопеременных силовых и тепловых нагрузок. По мнению Н. Н. Зорева [29], поверхностный слой инструмента во время выхода из контакта с заготовкой (холостого хода) подвергается интенсивному охлаждению, в результате чего происходит сжатие поверхностного слоя инструментального материала, а нижележащие

слои, наоборот, подвергаются растяжению, результатом чего является образование трещин.

Таким образом, проведя анализ основных исследований на тему механизма изнашивания твердосплавного инструмента при прерывистом фрезеровании можно сделать вывод, что снижение периода стойкости происходит в первую очередь за счет знакопеременных тепловых и силовых нагрузок на режущий инструмент, приводящих к его изнашиванию и разрушению.

1.2 Анализ основных тенденций совершенствования твердосплавного инструмента

Как было отмечено выше (п. 1.1), твердый сплав является в настоящее время наиболее распространенным инструментальным материалом. В всязи с тем, что к инструментальному материалу предъявляются все более высокие требования по прочности и сопротивлению изнашиванию, ведущие фирмы-производители режущего инструмента уделяют существенное внимание рабработке новых марок твердых сплавов. В частности, такие исследования проводит Кировоградский завод твердых сплавов (КЗТС), являющийся наиболее крупным производителем твердосплавного инструмента в России [39].

На основании проведенного литературного обзора можно выделить основные тенденции повышения работоспособности режущего инструмента за счет совершенствования инструментальных материалов. Твердость сплава повышается за счет уменьшения размера карбидного зерна, но в это же время происходит уменьшение сопротивляемости сплава его абразивному изнашиванию. В связи с этим, одним из способов, направленных на совершенствование твердосплавного инструмента, является варьирование размеров карбидных зерен. В настоящее время, используя современные

технологии, существует возможность получать сплавы с размером зерна 0,10,5 мкм (ультрамелкодисперсные сплавы). На современных производствах ведутся разработки сплавов с наноразмерными зернами.

При резании труднообрабатываемых материлов из-за высоких температур в зоне резания происходит разупрочнение кобальтовой связки, что приводит к отказу режущего инструмента. Авторы работ [17,120,121] для повышения эксплуатационных свойств твердосплавного инструмента используют метод модификации кобальтовой связки. Для этого в состав кобальтовой связки вводится такой легирующий компонент, как рений ^е).

В работе [17] было установлено, что повышение сопротивляемости сплава окислению до 950 °С было достигнуто за счет введения в состав кобальтовой связки рения в количестве 9 %. Помимо этого, улучшись такие показатели при высоких температурах, как твердость и прочностью.

Альтернативным методом является химико-термическая обработка (ХТО), которая направлена на повышение свойств режущего инструмента и широко применяется в настоящее время [122,123].

Но стоит выделить методы нанесения износостойких покрытий, которые в настоящее время получили наибольшее признание, за счет обеспечения оптимального сочетания таких показателей, как высокая твердость и пластичность инструментальных материалов. За счет высокой производительности процесса и возможности управления условиями их формирования и свойствами позволяет отнести данный метод к числу наиболее экономичных и перспективных. Нанесение износостойких покрытий позволяет изменять состав и структуру покрытия, учитывая определенные условия резания.

В исследованиях [51] автор отмечает, что, применяя техкомпонентные износостойкие покрытия Т1Мо^ TiFeN) вместо двухкомпонентных

(Л№), обеспечивается повышение стойкости инструмента в 1,5 - 4 раза. Однако, применение многокомпонентных покрытий (4 компонента и более)

позволило дополнительно повысить стойкость инструмента относительно применения трехкомпонентных покрытий в 1,7 раз.

Установлено, что однослойные (монослойные) покрытия не полностью удовлетворяют современным требованиям при лезвийной обработке ряда материалов [125]. Для удовлетворения указанным требованиям целесообразно использовать покрытия с многослойной архитектурой и нанослойной структурой [11,13,17,54]. В последнее время повышенный интерес вызывают многокомпонентные композиционные покрытия, каждый слой которых имеет своё функциональное назначение [11,13,17,54]. Эти покрытия выполняют ряд функций, которые направлены на торможение тепловых потоков, возникающих в процессе резания, создание барьеров интердиффизионным процессам между инструментальным и обрабатываемым материалами и на повышение адгезии между инструментальной поверхностью и покрытием [125].

1.3 Повышение стойкости металлорежущего инструмента путем нанесения износостойких покрытий. Вакуумно-дуговое осаждение

В настоящее время имеется гамма процессов, позволяющих осуществлять нанесение покрытий на металлорежущий инструмент с целью повышения его работоспособности. Наибольшее применение получили процессы химического (ХОП) и физического (ФОП) осаждения покрытий. Данные методы позволяют существенно повышать такие свойства инструмента, как твердость и износостойкость при обеспечении достаточной пластичности и стойкости к хрупкому разрушения, при этом осаждаемые покрытия позволяют позитивно трансформировать условия резания за счет снижения коэффициента трения, адгезии с обрабатываемым материалом и интенсивности тепловыделения [16].

Методы химического осаждения покрытий (ХОП) основаны на химических реакциях, протекающих в парогазовой среде, в результате которых происходит формирование покрытий. При методе ХОП образование покрытия происходит в результате взаимодействия газообразных галогенидов с другими составляющими смесей (Н2, N2, СпНт и др.) [20,24,25]. Химические реакции при ХОП протекают при высоких температурах порядка 1000...1100 °С, которые обеспечивают высокую адгезионную прочность сцепления покрытия с инструментальной основой. Стоит отметить, что несмотря на высокую адгезию с субстратом, возможность нанесения покрытий на большие партии образцов, низкие требования к обслуживанию установок и низкую стоимость процесса нанесения, методы химического осаждения покрытий имеют ряд ощутимых недостатков, в частности: высокая температура протекания химических реакций, что делает невозможным нанесение покрытий на большое количество марок инструментальных материалов, а также наличие пор и трещин в покрытии, что приводит к снижению работоспособности инструмента. Эти недостатки хорошо заметны при прерывистом резании, где на режущий инструмент воздействуют циклические силовые и термические нагрузки [25].

Схема установки для нанесения износостойких покрытий из карбида титана методом ХОП представлена на рисунке 1.2.

Существует несколько разновидностей методов химического осаждения покрытий. В частности, используется газотермический метод осаждения (ГТ). Отличительной чертой этого метода является использование установок карусельного типа. Газотермическому методу свойственна большая производительность за счет непрерывного цикла нанесения покрытий.

Другим весьма распространенным методом ХОП является диффузионнотермический метод нанесения покрытий, который основан на термообработке твердосплавного инструмента в порошковом титаносодержащем материале, при температурах протекания диффузионных реакций в среде водорода.

Методы физического осаждения покрытия (ФОП) характеризуются испарением вещества в вакуумной камере с подачей реакционного газа (N2, 02, СН4 и др.) [14,16,25]. При физическом осаждении катодный материал из-за действия тепла переходит из твердой фазы в газовую, как результат испарения.

Рисунок 1.2 - Принципиальная схема установки метода химического

осаждения покрытий (ХОП)

Энергия, распределение и плотность потока частиц определяется методом нанесения, параметрами процесса и формой источника частиц. Основным плюсом данного метода является то, что осаждение покрытий происходит при температурах, которые не ограничивают номенклатуру материалов. Температура в процессе осаждения может быть 400 ОС и ниже.

Процессы вакуумно-дугового осаждения покрытий. Методы конденсации вещества из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой (метод КИБ) получили широкое применение в настоящее время (рисунок 1.3) [11].

Процессы метода КИБ характеризуются высокой производительностью осаждения покрытий, что значительно превышает производительность процессов ХОП, а также исключает возможность разупрочнения большинства видов инструментальных материалов, что дает возможность нанесения покрытий, в частности, на быстрорежущие и легированные стали.

Рисунок 1.3 - Принципиальная схема процесса КИБ [11]

1.4 Анализ интенсивности изнашивания твердосплавного инструмента с покрытием на операции концевого фрезерования.

Как было указано выше (глава 1.1) механизм износа твердосплавного инструмента без покрытия при операции концевого фрезерования начинается с появления продольных трещин на передней поверхности, затем происходит их рост и выход на заднюю поверхность и дальнейшее образование поперечных трещин. Вследствии этого образуется сетка трещин и, по мере

роста величины износа инструмента, происходит выкрашивание отдельных объемов инструментального материала.

В.П. Табаков [49], рассматривает механизм износа твердосплавных фрез при фрезеровании инструментом с однокомпонентными и многокомпонентными покрытиями. В качестве инструментального материала применялись многогранные неперетачиваемые пластины формы 10153110408 из сплава МК8 (аналог Т8К7). В качестве обрабатываемого материала использовалась сталь 5ХНМ. После анализа проведенных исследований был сделан вывод о том, что нанесение покрытия снижает вероятность образования трещин в материале субстрата. Также было отмечено, что снижение интенсивности трещинообразования можно обеспечить нанесением трех- и четырех- компонентных покрытий ((Т^2г)^ (Т^2г)СК) за счет их высокой микротвердости и благоприятного уровня сжимающих остаточных напряжений. Ввиду этого, образование трещин в материале покрытия происходит только после возникновения трещин в инструментальной основе. Стоит отметить, что механизм износа инструмента с покрытием TiN протекает аналогично.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Оганян Максим Гайкович, 2021 год

Список литературы

1. Адаскин, А.М. Материаловедение: Учеб. для учрежд. средн. профессион. образования / А.М. Адаскин, Ю.Е. Седов, А.К. Онегина, В.Н. Климов; под ред. Ю.М. Соломенцева. - М.: Высш. шк., 2005. - 456 с.: ил.

2. Аксенов, И.И. Покрытия, получаемые конденсацией потоков в вакууме (способ конденсации с ионной бомбардировкой). / И.И. Аксенов, А.А Андреев. // УФЖ, 24, 4, 1979. - 515 с.

3. Андреев, Г. С. Влияние тепловых и адгезионных явлений на работоспособность твердосплавного инструмента / Г. С. Андреев // Вестник машиностроения. - 1974. - № 10. - C. 71-74.

4. Аникеев, А. И. Пути повышения работоспособности инструмента за счет нанесения износостойких покрытий / А. И. Аникеев, В. Н. Аникин, В. С. Торопченов // Современный твердосплавный инструмент и рациональное его использование. - Л. : ЛДНТП, 1980. - С. 40-41.

5. Беккер, М. С. Повышение работоспособности режущего инструмента на основе анализа механизма диффузионно-усталостного разрушения инструментального материала: автореферат дисс. ... д-ра. техн. наук / М. С. Беккер. - Тбилиси, 1989. - 40 с.

6. Бердников, Л. Н. Справочник фрезеровщика [Текст] / Л.Н.Бердников, В.Ф.Безъязычный, В.Н.Крылов. - М.: Машиностроение. -2010. - 287 с.: ил..

7. Бетанели, А. И. Прочность и надежность режущего инструмента / А. И. Бетанели. - М.: СабчотаСакартвело, 1973. - 302 с.

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

9. Бякова, А. В. Влияние структурного состояния покрытий из нитрида титана на их прочность / А. В. Бякова // Сверхтвердые материалы. -1992. - № 5. - С. 30-37.

10. Верещака А.А. Разработка и исследование наноструктурированных многослойно-композиционных покрытий твердосплавных инструментов, предназначенных для тяжёлых условий обработки [Текст] А. А. Верещака, А. С. Верещака, А. Ю. Попов // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2014. N0 5. - С. 28-32.

11. Верещака А.А. Повышение режущих свойств твердосплавного инструмента путем рационального выбора состава, структуры и свойств наноразмерных износостойких комплексов: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - М: ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», 2010. - 254 с.

12. Верещака А.А.. Управление структурой и свойствами износостойких покрытий как метод повышения эксплуатационных характеристик режущего инструмента - процессы, оборудование, технология/ А.А. Верещака, А.С. Верещака, В.Ф. Лапин // Сборник научных трудов «Высокие технологии в машиностроении» НТУ «ХПИ». - Харьков, 2001- 1(4). С.46-50.

13. Верещака А.А. и др. 2003. Патент РФ № 2198243. Многослойно-композиционное износостойкое покрытие.

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

15. Верещака, А.С. Анализ основных аспектов проблемы совершенствования инструментальных материалов путем модификации их поверхностных свойств. / Верещака А.С. Вопросы механики и физики процессов резания и холодного пластического деформирования: Сб. науч. труд. Института сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля НАН Украины. Серия Г: Процессы механической обработки, станки и инструменты. - Киев, 2002. - с. 301-315.

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

17. Верещака А.С. Разработка и исследование твердых сплавов с Со-Re связкой повышенной жаропрочности и наноструктурированным многослойно-композиционным покрытием для резания труднообрабатываемых никелевых сплавов / А.С. Верещака, А.В. Дачева, А.И. Аникеев // Физика, химия и механика трибосистем. 2010. №9. С.248-257.

18. Верещака А.С. Некоторые методологические принципы создания функциональных покрытий для режущих инструментов. В кн. "Современные технологии в машиностроении. Харьков: НТУ "ХПИ", 2007. С.210-231.

19. Верещака А.С. Износостойкость и трибологические свойства инструмента из быстрорежущих сталей с функциональными покрытиями / А.С. Верещака, Л.Ш. Шустер, М.Ш. Мигранов, Г.С. Фукс-Рабинович, С.М. Минигалеев. //Производство. Технология. Экология: труды междунар. конф. «ПР0ТЭК'07»: сб. науч. тр. № 9 в 3-х тт. Том 3.М, Янус-К, 2007. С. 707 - 718.

20. Верещака А.С. Тенденции совершенствования и методология создания функциональных покрытий для режущего инструмента / Верещака А.С., Верещака А.А. Производство. Технология. Экология. Сборник научных трудов № 10 в 3 томах. Том 3 (часть 2): -М.: «Янус-К», 2007. С.889-929.

21. Верещака А.С. Резание материалов: Учебник /А.С. Верещака, В.С. Кушнер. - М.: высш. шк., 2009. - 535 с.

22. Волосова, М. А. Исследование износостойкости концевых твердосплавных фрез с нанопокрытием [Текст] М. А. Волосова, В. А. Гречишников, А. М. Могилевский // Комплект: ИТО 2011. - 2011. № 10. - С. 42-44.

23. Волосова, М. А. О выборе оптимального метода модификации поверхности режущего инструмента исходя из его служебного назначения [Текст] М. А. Волосова // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2012. N0 12. - С. 12-16.

24. Григорьев С.Н. Технологические принципы осаждения износостойких нанопокрытий для применения в инструментальном производстве // Ученые записки Комсомольского - на - Амуре технического университета. 2010. №1-1(1). С. 92-98.

25. Григорьев С.Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента: учебник для студентов втузов. - М.: Машиностроение. 2009.-368 с.

26. Григоренко, Г.М. О растворении твердых частиц TiN в жидком титане во время плавки / Г.М. Григоренко; Ю.М. Помарин; В.Ю. Орловский; В.В. Лакомский; Н.Н. Калинюк; И.И. Алексеенко // Общие вопросы металлургии. 2 (2008) 49-51.

27. Грановский, Г.И. Резание металлов: учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов / Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. - М.: Высшая школа, 1985. - 304 с.

28. Гурин, В.Д. Повышение эффективности фрезерования на станках с ЧПУ путем комплексного диагностирования состояния инструмента в реальном времени: дис. ... докт. техн. наук: 05.02.07 / Гурин Владимир Дмитриевич. - Москва, 2011. - 252 л.

29. Зорев, Н. И. Высокопроизводительная обработка стали твердосплавными резцами при прерывистом резании / Н. И. Зорев, Г. С. Кремер. -М.: Маш- гиз, 1961. -168 с.

30. Зорев, Н. Н. Обработка стали твердосплавным инструментом в условиях прерывистого резания с большими сечениями среза / Н. Н. Зорев // Вестник машиностроения. -1963. -№ 2. -С. 62-67.

31. Зорев, Н. Н. Стойкость твердосплавных фрез / Н. Н. Зорев, Л. А. Завязкин // Вестник машиностроения. - 1969. - № 5. - С. 66-67.

32. Кабалдин Ю.Г. Повышение работоспособности и надежности рабочей части режущего инструмента в автоматизированном производстве: автореф. дис. ...д-ра. техн. наук. /Ю.Г. Кабалдин:05.03.01.1987.

33. Кириллов, А. К. Применение системы экологически безопасного сухого резания при обработке конструкционных материалов [Текст] А. К. Кириллов, М. Н. Лазарева // Справочник. Инженерный журнал. - 2013. N0 1. -С. 11-16.

34. Константинов, А. В. Повышение качества обрабатываемых деталей при точении и фрезеровании с использованием инструментов с износостойкими покрытиями [Текст]: Дисс. ... канд. техн. наук / А. В. Константинов. - Рыбинск, 1987. - 243 с.

35. Кузин В.В. Повышение работоспособности и надежности твердосплавных инструментов нанесением многослойных и композиционных покрытий и их дополнительной обработкой: дисс. ... канд. техн. наук./ В.В. Кузин. - М: 1986. - 250 с.

36. Курочкин, А. В Повышение работоспособности монолитных твердосплавных концевых фрез путем оптимизации архитектуры многослойныхнаноструктурированных покрытий [Текст]: Дисс. ... канд. техн. наук / А. В. Курочкин. - Рыбинск, 2012. - 231 с.

37. Лицов, А. Е. Разработка расчетного метода определения технологических условий концевого фрезерования маложестких сложнопрофильныхдеталей с учетом их деформации [Текст]: Дисс. ... канд. техн. наук / А. Е. Лицов. - Рыбинск, 2005. - 155 с.

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

39. Максимов Ю.В. Нанодисперсные многослойно-композиционное покрытия для режущих инструментов / Ю.В. Максимов, Ю.И. Бубликов, А.А. Верещака, А.С. Верещака, О.Ю. Хаустова, А.А. Козлов, О. Ходжаев // Известия МГТУ "МАМИ". 2012. №2(14). С.222-230.

40. Маслов А.Р. Современные марки твердых сплавов для резания труднообрабатываемых материалов // Вестник МГТУ "Станкин". 2014.№ 4(31). С. 27-30.

41. Остафьев,В.А.Расчетдинамическойпрочностирежущегоинструме нта/ В. А. Остафьев. -М.: Машиностроение, 1979. -168 с.

42. Официальный сайт фирмы «SandvikCoromant» [электронный ресурс]: офиц. сайт // фирма «SandvikCoromant». - Режим доступа: http://www.sandvik.coromant.com (дата обращения 12.07.2016).

43. Официальный сайт фирмы «ISCAR» [электронный ресурс]: офиц. сайт // фирма «ISCAR». - Режим доступа: https://www.iscar.com (дата обращения 12.07.2016).

44. Панькин Н.А. Изменение структуры и свойств поверхности при нанесении ионно-плазменных покрытий нитрида титана / Н.А. Панькин, Н.А. Смоланов // Тонкие плёнки и наноструктуры. Плёнки- 2005: Материалы Международной научной конференции. - М., 2005. - С. 136 - 139.

45. Погребняк,А.Д. Структура и свойства твердых и сверхтвердых нанокомпозитных покрытий [Текст] / А. Д. Погребняк, А. П. Шпак, Н. А. Азаренков, [и др.] // Успехи физических наук. - 2009. - №1(179). - С. 35-64.

46. Резников, А. Н. Теплофизика резания / А. Н. Резников. □ М.: Машиностроение, 1969. - 288 с.

47. Синопальников, В.А. Надежность и диагностика технологических систем: Учебник / В.В. Синопальников, С.Н. Григорьев. - М.: Высш. шк., 2005. - 343 с.: ил.

48. Сотова, Е.С. Керамические режущие инструменты / Е.С. Сотова, А.А. Верещака, А.С. Верещака. - М.: Издательство ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН». - 2013. - 149 с.

49. Табаков, В. П. Повышение эффективности режущего инструмента путем направленного изменения параметров структуры и свойств материала

износостойкого покрытия: дисс..... д-ра техн. наук / В. П. Табаков. -

Ульяновск, 1992. - 641 с.

50. Табаков В. П. Работоспособность торцовых фрез с многослойнымиизносостойкими покрытиями / В. П. Табаков, М. Ю. Смирнов, А. В. Циркин. - Ульяновск: УлГТУ,2005. - 152 с.

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

52. Табаков В.П. Износостойкие ионно-плазменные покрытия режущих инструментов / В.П. Табаков, Н.А. Ширманов, М.Ю. Смирнов, А.В. Циркин, А.В. Чихранов // Фундаментальные исследования. 2005. №8. С.92-93.

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

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

55. Табаков, В.П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями в условиях стесненного резания / В. П. Табаков, Д. И. Сагитов. - Ульяновск :УлГТУ, 2015. - 179 с.

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

57. Талантов. Н. В. Исследование влияния тугоплавких покрытий на износостойкость твердосплавного инструмента / Н. В. Талантов, Ю. М. Быков // Физические процессы при резании металлов. - Волгоград: ВПИ, 1980 -С. 2329.

58. Туманов, А. А. Повышение производительности фрезерования изделий из конструкционных углеродистых сталей на основе диагностирования состояния твердосплавных торцевых фрез: диссертация ... канд. техн. наук: 05.02.07 / Туманов Алексей Александрович. - Москва, 2012. - 134 с.

59. Федоров, С. В. Технология лазерного удаления износостойких покрытий с поверхности металлорежущего инструмента из твердых сплавов [Текст] С. В. Федоров, А. В. Кабанов, Е. А. Остриков // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2012. N0 12. - С. 40-43.

60. Циркин, А. В. Разработка конструкций многослойных покрытий

для повышения работоспособности торцовых фрез: дисс.....канд. техн. наук:

05.03.01/ А. В. Циркин. - Ульяновск, 2004. - 214 с.

61. Циркин, А. В. Износостойкие покрытия: свойства, структура, технологии получения: методические указания к лабораторным работам / А. В. Циркин. Ульяновск: УлГТУ, 2005. - 27 с.

62. Bouzakis K.D. Cutting with coated tools: Coating technologies, characterization methods and performance optimization. / K.D. Bouzakis, N. Michailidis, G. Skordaris, E. Bouzakis, D. Biermann, R. M.Saoubi // CIRP Annals - Manufacturing Technology 61 (2012) 703-723.

63. Yashar P. C. Nanometer scale multilayered hard coatings / P.C.Yashar, W.D. Sproul // Vacuum. 55(1999): 79-90.

64. Fox-Rabinovich G.S. Impact of annealing on microstructure, properties and cutting performance of an AlTiN coating / G.S.Fox-Rabinovich, J.L.Endrino ,B.D.Beake ,A.I.Kovalev, S.C.Veldhuis, L.Ning, F.Fotaine, A.Gray // Surface & Coatings Technology. 201(2006)3524-29.

65. Fox-Rabinovich G.S. Nano-crystalline filtered arc deposited (FAD) TiAlN PVD coatings for high-speed machining applications / G.S.Fox-Rabinovich, G.C.Weatherley, A.I.Dodonov, A.I.Kovalev, L.S.Shuster // Surface & Coatings Technology. 177-178(2004)800-11.

66. Fox-Rabinovich G.S. Tribological adaptability of TiAlCrN PVD coatings under high performance dry machining conditions / G.S.Fox-Rabinovich, K.Yamamoto, S.C.Veldhuis, A.I.Kovalev, G.K.Dosbaeva // Surface & Coatings Technology. 200(2005) 1804-13.

67. Endrino J.L. Hard AlTiN, AlCrN PVD coatings for machining of austenitic stainless steel / J.L. Endrino, G.S. Fox-Rabinovich, C. Gey // Surface & Coatings Technology 200 (2006) 6840-6845

68. Blinkov L.V. The effect of deposition parameters of multilayered nanostructure Ti-Al-N/Zr-Nb-N/Cr-N coatings obtained by the arc-PVD method on

their structure and composition / I. V. Blinkov, A.O. Volkhonskii // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2012, 53(2), 163-168

69. Gavaleiro, A. Nanostructured Coatings [Текст] / A. Gavaleiro, J. T. DeHosson // Springer-Verlag: Berlin. - 2006. - Ph. 648.

70. Vereschaka A. Research of mechanical and cutting properties, wear and failure mechanisms of nano-structured multilayered composite coating Ti-TiN-(NbZrAl)N./ A. Vereschaka, A. Kutin, N. Sitnikov, G. Oganyan, O. Sharipov // JSBCM.2016/4.Vol.68, №4.

71. Li W.Z. Influence of Al content on the mechanical properties and thermal stability in protective and oxidation atmospheres of Zr-Cr-Al-N coatings / W.Z. Li, H.W. Liu, M. Evaristo, T. Polcar, A. Cavaleiro // Surface & Coatings Technology 236 (2013) 239-245

72. Franz R. Oxidation behaviour and tribological properties of arc-evaporated ZrAlN hard coatings / R. Franz, M. Lechthaler, C. Polzer, C. Mitterer // Surface & Coatings Technology 206 (2012) 2337-2345

73. Li W.Z. Influence of Al on the microstructure and mechanical properties of Cr-Zr-(Al-)N coatings with low and high Zr content / W.Z. Li, M. Evaristo, A. Cavaleiro // Surface & Coatings Technology 206 (2012) 3764-3771

74. Y. Makino, M. Mori, S. Miyake, K. Saito, K. Asami, Surf. Coat. Technol. 193 (2005) 219.

75. H. Hasegawa, M. Kawate, T. Suzuki, Surf. Coat. Technol. 200 (2005)

2409.

76. Lamni R. Microstructure and nanohardness properties of Zr-Al-N and Zr-Cr-N thin films / R. Lamni, R. Sanjines, M. Parlinska-Wojtan, A. Karimi, F. Levy // J. Vac. Sci. Technol. A 23 (2005) 593.

77. Sheng S. Phase stabilities and thermal decomposition in the Zr1-xAlxN system studied by ab initio calculation and thermodynamic modeling / S. Sheng, R. Zhang, S. Veprek // Acta Mater. 56 (2008) 968-976.

78. H. Spillmann, P. Willmott, M. Morstein, P. Uggowitzer, Appl. Phys. A 73 (2001) 441.

79. Y. Makino, M. Mori, S. Miyake, K. Saito, K. Asami, Surf. Coat. Technol. 193 (2005) 219.

80. Mayrhofer P.H. Structural and mechanical evolution of reactively and non-reactively sputtered Zr-Al-N thin films during annealing / P.H. Mayrhofer, D. Sonnleitner, M. Bartosik, D. Holec // Surface & Coatings Technology 244 (2014) 52-56.

81. David Holec, Richard Rachbauer, Li Chen, Lan Wang, Doris Luef, Paul H. Mayrhofer. Phase stability and alloy-related trends in Ti-Al-N, Zr-Al-N and Hf-Al-N systems from first principles. Surface & Coatings Technology 206 (2011) 1698-1704.

82. Chen Y.H. Thermal and mechanical stability of wurtzite-ZrAlN/cubic-TiN and wurtzite-ZrAlN/cubic-ZrN multilayers / Y.H. Chen, L. Rogstrom, J.J. Roa, J.Q. Zhu, I.C. Schramm, L.J.S. Johnson, N. Schell, F. Mucklich, M.J. Anglada, M. Oden // Surface & Coatings Technology 324 (2017) 328-337.

83. N. Shulumba, Vibrations in Solids: From First Principles Lattice Dynamics to High Temperature Phase Stability, Linkoping University Electronic Press, Linkoping, 2015 94.

84. Henry J.L. Nitride inclusions in titanium ingots / J.L. Henry, S.D. Hill, J.L. Schaller, T.T. Cambell // Metall Trans. 4 (1973) 1859-1864.

85. Bellot J.P., Mitchel A. Hard-alpha particle behavior in a titanium alloy liquid pool. Light Metals. 2 (1994) 1187-1193.

86. Bellot J.P. Dissolution of hard-alpha inclusions in liquid titanium alloys / J. P. Bellot, D. Ablitzer , B. Foster, A. Mitchell, S. Hans, E. Hess // Metallurgical and Materials Transactions B. (1997) 28: 1001.

87. Z T Y Liu, B P Burton, S V Khare and D Gall. First-principles phase diagram calculations for the rocksalt-structure quasibinary systems TiN-ZrN, TiN-HfN and ZrN-HfN. Journal of Physics: Condensed Matter. 29 (2017) 035401.

88. L. Sh. Shuster. Adhesive interaction of the cutting tool with the material being processed. Mashinostroenije, Moscow,1988, 96 p.

89. Nohava J. Characterization of tribological behavior and wear mechanisms of novel oxynitride PVD coatings designed for applications at high temperatures / J. Nohava, P. Dessarzin, P. Karvankova, M. Morstein // Tribology International 81 ,2015, p. 231-239

90. Bao M. Tribological behavior at elevated temperature of multilayer TiCN/TiC/TiN hard coatings produced by chemical vapor deposition / M. Bao, X. Xu, H. Zhang, X. Liu, L. Tian, Z. Zeng, Y. Song // ThinSolidFilms520 ,2011, p. 833-836

91. Liu C.P. Deposition temperature and thickness effects on thecharacteristics of dc-sputtered ZrNx films / C.P. Liu, H.G. Yang // Mater. Chem. Phys. 86 (2004)370-374.

92. Araiza J.J. Influence of the aluminum incorporation onthe structure of sputtered ZrNx films deposited at low temperatures / J.J. Araiza, O. Sanchez, J.M. Albella // Vacuum 83 (2009) 1236-1239.

93. Meng. J.P. Influence of ioneatom arrival ratio onstructure and optical properties of ZrNx films / J.P. Meng, Z.Q. Fu, M. Du, X.P. Liu, L. Hao // Mater. Lett. 164 (2016)291-293

94. Veszelei M. Optical constants and Drude analysis of sputtered zirconium nitride films / M. Veszelei, K. Andersson, C.G. Ribbing, K. Jarrendahl, H. Arwin // Appl. Opt. 33(1994) 1993-2001

95. Abadias G. Thermal stability and oxidation behavior of quaternary TiZrAlN magnetron sputtered thin films: influence of the pristine microstructure / G. Abadias, I.A. Saladukhin, V.V. Uglov, S.V. Zlotski, D. Eyidi // Surf. Coat. Technol. 237 (2013)187-195

96. Xian G. The structure and properties of ZrAl(Y)N coatings deposited at various N2/Ar flow ratios / G. Xian, H.B. Zhao, H.Y. Fan, H. Wang, H. Du // Int. J. Refract. Met.Hard Mater 44 (2014) 60-67

97. PalDey S. Single layer and multilayer wear resistant coatings of (Ti,Al)N: are view / S. PalDey, S.C. Deevi // Mater. Sci. Eng. A 342 (1-2) (2002) 58-79

98. Uchida M. Friction and wear properties of CrAlN and CrVN films deposited by cathodic arc ion plating method / Uchida, M., Nihira, N., Mitsuo, A., Kubota, K., Aizawa, T // Surface and Coatings Technology 177-178 (2004) 627-630

99. Ding, X.Z. Structural, mechanical and tribological properties of CrAlN coatings deposited by reactive unbalanced magnetron sputtering / Ding, X.Z., Zeng, X.T. // Surface and Coatings Technology 200(5-6) (2005)1372-1376

100. Lin, J. A study of the oxidation behavior of CrN and CrAlN thin films in air using DSC and TGA analyses / Lin, J., Mishra, B., Moore, J.J., Sproul, W.D // Surface and Coatings Technology 202(14) (2008) 3272-3283.

101. Chim, Y.C. Oxidation resistance of TiN, CrN, T TiAlN and CrAlN coatings deposited by lateral rotating cathode arc / Chim, Y.C., Ding, X.Z., Zeng, X.T., Zhang, S // Thin Solid Films 517(17)(2009)4845-4849.

102. Wang, Y.X. Influence of bias voltage on the hardness and toughness of CrAlN coatings via magnetron sputtering / Wang, Y.X., Zhang, S., Lee, J.-W., Lew, W.S., Li, B // Surface and Coatings Technology 206(24) (2012)5103-5107

103. Du, J. The microstructure and mechanical properties of ZrAlN/Cu coating / Du, J., Zhang, P., Zhu, X., Cai, Z // Advanced Materials Research 284-286 (2011) 884-888

104. Jaeger, G. New method of determining strength and fracture toughness of thin hard coatings / Jaeger, G., Endler, I., Heilmaier, M., Bartsch, K., Leonhardt, A // Thin Solid Films 377-378 (2000) 382-388

105. Rogstrom L. Influence of chemical composition and deposition conditions on microstructure evolution during annealing of arc evaporated ZrAlN thin films / L. Rogstrom, M.P. Johansson, N. Ghafoor, L. Hultman, M. Oden // J. Vac. Sci. Technol. A 30 (3) (2012) 031504

106. Mayrhofer P.H. Structural and mechanical evolution of reactively and non-reactively sputtered Zr-Al-N thin films during annealing / P.H. Mayrhofer, D.

196

Sonnleitner, M. Bartosik, D. Holec // Surface & Coatings Technology 244(2014)52-56

107. Franz R. Oxidation behaviour and tribological properties of arc-evaporated ZrAlN hard coatings / R. Franz, M. Lechthaler, C. Polzer, C. Mitterer // Surface & Coatings Technology 206(2012)2337-2345

108. Rogstrom L. Wear behavior of ZrAlN coated cutting tools during turning / L. Rogstrom, M.P. Johansson-Joesaar, L. Landalv, M. Ahlgren, M. Odén // Surface & Coatings Technology 282(2015)180-187

109. Li W.Z. Microstructural characteristics and degradation mechanism of the NiCrAlY/CrN/DSM11 system during thermal exposure at 1100 °C. / W.Z. Li, Y.Q. Li, C. Sun, Z.L. Hu, T.Q. Liang, W.Q. Lai // J. Alloys Compd. 506 (2010) 77.

110. Ghafoor N. Nanolabyrinthine ZrAlN thin films by self-organization of interwoven single-crystal cubic and hexagonal phases / N. Ghafoor, L.J.S. Johnson, D.O. Klenov, J. Demeulemeester, P. Desjardins, I. Petrov, L.Hultman, M. Odén // APL Mater. 1 (2) (2013) 022105.

111. Lamni R. Microstructure and nanohardness properties of Zr-Al-N and Zr-Cr-N thin films / R. Lamni, R. Sanjinés, M. Parlinska-Wojtan, A. Karimi, F. Lévy // J. Vac. Sci. Technol. A 23 (4) (2005) 593

112. Rogstrom L. Influence of chemical composition and deposition conditions on microstructure evolution during annealing of arc evaporated ZrAlN thin films / L. Rogstrom, M.P. Johansson, N. Ghafoor, L. Hultman, M. Odén // J. Vac. Sci. Technol. A 30 (3) (2012) 031504.

113. Rogstrom L. Thermal stability of wurtzite Zr1 - xAlxN coatings studied by in situ high-energy X-ray diffraction during annealing / L. Rogstrom, N. Ghafoor, J. Schroeder, N. Schell, J. Birch, M. Ahlgren, M. Odén // J. Appl. Phys. 118 (3) (2015) 035309.

114. Holec D. Phase stability and alloy-related trends in Ti-Al-N, Zr-Al-N and Hf-Al-N systems from first principles / D. Holec, R. Rachbauer, L. Chen, L. Wang, D. Luef , PH. Mayrhofer // Surface & Coatings Technology 206 (2011)1698-1704

115. Kim, Y.J. Structure and mechanical properties of ZrCrAlN nanostructured thin films by closed-field unbalanced magnetron sputtering / Kim, Y.J., Lee, H.Y., Kim, Y.M., Jung, W.S., Han, J.G // Surface and Coatings Technology 201(9-11 SPEC. ISS.) (2007) 5547-5551

116. Li, W.Z. Influence of Al content on the mechanical properties and thermal stability in protective and oxidation atmospheres of Zr-Cr-Al-N coatings / Li, W.Z., Liu, H.W., Evaristo, M., Polcar, T., Cavaleiro, A // Surface and Coatings Technology 236 (2013) 239-245

117. Li W.Z. Influence of Al on the microstructure and mechanical properties of Cr-Zr-(Al-)N coatings with low and high Zr content / W.Z. Li, M. Evaristo , A. Cavaleiro // Surface & Coatings Technology 206 (2012) 3764-3771

118. Rojas T.C. Chemical and microstructural characterization of (Y or Zr)-doped CrAlN coatings / T.C.Rojas, S.El Mrabet, S.Dominguez-Meister, M.Brizuela, A.Garcia-Luis, J.C.Sanchez-Lopez // Surface & Coatings Technology 211 (2012) 104-110

119. Верещака А.С. Применение твердосплавного инструмента с наноструктурированным покрытием для высокоэффективного резания труднообрабатываемых материалов / А.С. Верещака, А.В. Дачева, М.В. Шеремет // Физика, химия и механика трибосистем. 2010. №9. С.79-87.

120. Исследование структуры и свойств твердых сплавов на основе карбида вольфрама со связкой, содержащей рений, испытания сплавов в производственных условиях (отчет), тема №19-76-044, ВНИИТС, Чапорова И.Н., Кудрявцева Н.А., Москва, 1979.

121. Иютина И.А., Куприна В.В., Соколовская Е.М., Спасов И.А. Исследование и применение сплавов рения - сборник, М., 1975.

122. Арзамасов, В. Н. Химико-термическая обработка металлов в активированных средах / В. Н. Арзамасов. - М. : Машиностроение, 1979. - 224 с.

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

124. Кушнер В.С. Расчет сил и моделирование процессов фрезерования сталей торцовыми и цилиндрическими фрезами на основе термомеханического подхода / В.С. Кушнер, О.Ю. Бургонова // Омский научный вестник. 2008.№4. с.48-52.

125. Верещака А.А. Функциональные покрытия для режущих инструментов //Вестник Брянского государственного технического университета. - 2015. No 4 (48). - С. 25-37.

126. Уткин Н.И. Металлургия цветных металлов. // Учебник для техникумов. М.: Металлургия, 1985. 440 с.

127. Верещака А.А. Разработка процесса ассистируемого фильтруемого вакуумно-дугового осаждения // Вестник Брянского государственного технического университета. - 2014. No 3 (43). - С. 10-13.

128. VDI 3198-1992. Инструменты для холодной обработки давлением нелистового металла. Химические и физические методы нанесения покрытий из паров.

129. Ezugwu E.O. Titanium alloy and their machinability / Ezugwu E.O, Wang ZM // a review. J Mater Proc Tech 68 (1997) 262-274.

130. Coatings Specifications - Coating Guide. http://www.platit.com/coatings/coating-specifications (accessed01/09/2008).

131. Hovsepian P.Eh. TiAlN based nanoscale multilayer coatings designed to adapt their tribological properties at elevated temperatures / P.Eh. Hovsepian, D.B. Lewis, Q. Luo, W.-D. Munz, P.H. Mayrhofer, C. Mitterer, Z. Zhou, W.M. Rainforth // Thin Solid Films 485 (2005)160-168.

132. Y.Niguyi, L.Junuha, L.Chenglu, Appl.Surf.Sci. 191(2002)176.

133. Mo J.L. Comparison of tribological behaviours of AlCrN and TiAlN coatings / J.L. Mo, M.H. Zhu, B. Lei, Y.X. Leng, N. Huang // Deposited by physical vapor deposition.

134. Liping Wang. Fabrication of CrAlN nanocomposite films with high hardness and excellent anti-wear performance for gear application / Liping Wang,

Guangan Zhang, R.J.K. Wood, S.C. Wang, Qunji Xue // Surface & Coatings Technology 204(2010)3517-3524.

135. Jiri Nohava. Characterization of tribological behavior and wear mechanisms of novel oxynitride PVD coatings designed for applications at high temperatures / Jiri Nohava, Pascal Dessarzin, Pavla Karvankova, Marcus Morstein // Tribology International 81 (2015) 231-239.

136. Mingdong Bao. Tribological behavior at elevated temperature of multilayer TiCN/TiC/TiN hard coatings produced by chemical vapor deposition / Mingdong Bao, Xuebo Xu, Haijun Zhang, Xiaoping Liu, Linhai Tian, Zhaoxin Zeng, Yubin Song // Thin Solid Films 520 (2011) 833-836.

137. Елкин М.С. Исследование влияния износостойких покрытий режущего инструмента на параметры качества обработанной поверхности при фрезеровании концевыми фрезами лопаток и моноколес ГТД: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08 / Елкин Михаил Сергеевич. - Рыбинск, 2015. - 205 л.

138. Кириллов А.К. Разработка системы экологически безопасной формообразующей обработки резанием / А.К. Кириллов, А.С. Верещака, Л.Г. Дюбнер // Межд. Науч. - техн. Сборник. «Резание инструмент в технологических системах». - Харьков: ХГТУ, 2001 Вып. 60, 2001. - С.96-102.

139. Верещака А.С. Разработка принципиальной схемы системы экологически чистого резания (ЭЧР), оценка значимости факторов, влияющих на параметры ЭЧР / А.С. Верещака, М.Н. Лазарева // УДК 621.9.025., 2011. -С.11-14.

140. Chen L. Influence of Zr on structure, mechanical and thermal properties of Cr-Al-N coatings / Chen L., Liu, Z.Q., Xu, Y.X., Du, Y // Surface and Coatings Technology 275 (2015)289-295

141. Li W.Z. Influence of Al content on the mechanical properties and thermal stability in protective and oxidation atmospheres of Zr-Cr-Al-N coatings / Li, W.Z., Liu, H.W., Evaristo, M., Polcar, T., Cavaleiro, A // Surface and Coatings Technology 236 (2013) 239-245

142. Li, W.Z. Influence of Zr alloying on the mechanical properties, thermal stability and oxidation resistance of Cr-Al-N coatings / Li, W.Z., Chen, Q.Z., Polcar, T., Serra, R., Cavaleiro, A // Applied Surface Science 317(2014) 269-277

143. Li, W.Z. Influence of Al on the microstructure and mechanical properties of Cr-Zr-(Al-)N coatings with low and high Zr content / Li, W.Z., Evaristo, M., Cavaleiro, A. // Surface and Coatings Technology 206(18)(2012)3764-3771

144. Вульф А.М. Резание металлов. Изд. 2-е. Л.: Машиностроение, 1973, 496с.

145. Li Zheug. Generalised Model of Milling Forces / Li Zheug, Yawel Li and Steven Y. Liaug. A // Iut J Adv Manuf Technol. 1997. 14: 160-171.

146. Budak E. Peripheral millng conditions for improved dimensional accuracy / E. Budak, Y. Altintas // International Journal of Machine Tools Manufacturing. 34(7). 1994. PP 907-918.

147. Bayonmi A.E. An analytie mechanistie cutting force model for milling operations / A.E. Bayonmi, G. Yueesau and L.A. Kendall // Transaktions of the ASME. Journal of Engineering for Industry.1994.PP.331-339.

148. Wang J.J. Identification of cutter offset in end milling without a prior knowledge of cutting coefficients / Wang J.J., Zheng C.M // Int J Mach |Tool Manuf.2003.43(7) PP 687-697.

149. Yamamoto, K. Properties of (Ti,Cr,Al)N coatings with high Al content deposited by new plasma enhanced arc-cathode / Yamamoto, K., Sato, T., Takahara, K., Hanaguri, K. // Surface and Coatings Technology 174-175 (2003) 620-626

150. F. Huang. Microstructure and stress development in magnetron sputtered TiAlCr(N)films / F. Huang, G. Wei, J.A. Barnard, M.L. Weaver // Surf. Coat. Technol., 146-147 (2001), 391-397

151. L.A. Donohue, I.J. Smith, W.-D. Munz, I. Petrov, J.E. Greene, ' Surf. Coatings Technol. 94-95(1997)226

152. Tam, P.L. Structural, mechanical, and tribological studies of Cr-Ti-Al-N coating with different chemical compositions / Tam, P.L., Zhou, Z.F., Shum, P.W., Li, K.Y // Thin Solid Films 516(16)(2008)5725-5731

153. Xu, Y.X. Thermal stability and oxidation resistance of sputtered Tisingle bondAlsingle bondCrsingle bondN hard coatings / Xu, Y.X., Riedl, H., Holec, D., Chen, L, Du, Y., Mayrhofer, P.H. // Surface and Coatings Technology 324 (2017) 48-56

154. Vereschaka Alexey. Influence of the Thickness of a Nanolayer Composite Coating on Values of Residual Stress and the Nature of Coating Wear / Alexey Vereschaka, Marina Volosova, Anatoli Chigarev, Nikolay Sitnikov, Artem Ashmarin, Catherine Sotova, Jury Bublikov and Dmitry Lytkin // Coatings 2020, 10, 63; doi: 10.3390/coatings10010063

155. Vereschaka A.A. Delamination and longitudinal cracking in multi-layered composite nano-structured coatings and their influence on cutting tool life / A.A.Vereschaka, S.N. Grigoriev, N.N. Sitnikov and Andre Batako // Wear. 390391 (2017) 209-219 DOI: 10.1016/j.wear.2017.07.021

156. Vereschaka A.A. Study of cracking mechanisms in multi-layered composite nano-structured coatings / A.A. Vereschaka, S.N. Grigoriev // Wear. 378-379 (2017) 43-57 D0I:10.1016/j.wear.2017.01.101\

157. Дерягин Б.В. Что такое трение? - М.: изд. АН СССР, 1963. - 229с

158. Гордон М.Б. Исследование трения и смазки при резании металлов. В кн.: трение и смазка при резании металлов. Чебоксары, издательство Чувашского государственного университета, 1972. С.7-137

159. Григорьев, С.Н. Повышение производительности фрезерования с помощью диагностирования состояния инструмента с учетом достоверности отображения состояния объекта по критерию его отказа / С.Н. Григорьев, В.Д. Гурин, Н.Ю. Черкасова // Вестник МГТУ «СТАНКИН». - 2011. - №2 (15). - C. 44 - 48

Приложение А. Расчетные значения мгновенных тангенциальных и радиальных (Р/ и Ру) составляющих силы резания с применением инструмента без покрытия при концевом фрезеровании деталей из титанового сплава ВТ-20

Таблица А.1 - Расчетные мгновенные составляющие силы резания (Р^ Ру) при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ-20 с применением режущего инструмента без покрытия при: а) п=800 мин-1, £=0,09 мм/зуб, В=1мм; б) п=800 мин-1, fz=0,125 мм/зуб, В=1мм; в) п=800 мин-1, fz=0,175

мм/зуб, В=1мм.

У Pz Ру У Pz Ру У Pz Ру

0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 4,57 3,44 10 3,19 1,99 10 3,19 1,99

20 4,86 7,21 20 6,65 6,20 20 6,65 6,20

30 11,38 10,99 30 11,28 11,28 30 11,28 11,28

40 14,54 14,54 40 15,90 15,90 40 15,90 15,90

50 18,46 15,49 50 21,04 18,94 50 21,04 18,94

60 23,04 14,96 60 25,71 20,08 60 25,71 20,08

70 26,79 14,24 70 30,29 20,43 70 30,29 20,43

80 28,32 13,20 80 33,08 18,33 80 33,08 18,33

90 28,77 12,21 90 29,85 17,23 90 29,85 17,23

100 26,89 9,78 100 34,38 14,59 100 34,38 14,59

110 26,08 6,98 110 32,68 12,54 110 32,68 12,54

120 25 3,96 120 31,33 10,18 120 31,33 10,18

130 21,18 3,73 130 28,62 8,20 130 28,62 8,20

140 15,15 3,22 140 20,32 6,60 140 20,32 6,60

150 8,1 2,66 150 13,20 6,15 150 13,20 6,15

160 5,29 1,51 160 6,50 3,60 160 6,50 3,60

170 2,73 0,83 170 2,55 2,38 170 2,55 2,38

180 0 0 180 0 0 180 0 0

Таблица А.2 - Расчетные мгновенные составляющие силы резания (Р^ Ру) при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ-20 с применением режущего инструмента без покрытия при: а) п=800 мин-1, £=0,125 мм/зуб, В=0,75мм; б) п=800 мин-1, fz=0,125 мм/зуб, В=1мм; в) п=800 мин-1, fz=0,125

мм/зуб, В=1,5мм.

У Pz Ру У Pz Ру У Pz Ру

0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 1,96 1,48 10 2,63 3,76 10 2,63 3,76

20 4,60 2,14 20 5,22 10,24 20 5,22 10,24

30 7,56 3,20 30 11,92 14,72 30 11,92 14,72

40 9,72 4,53 40 12,46 22,49 40 12,46 22,49

50 11,68 4,96 50 16,08 22,14 50 16,08 22,14

60 13,50 5,45 60 18,70 20,06 60 18,70 20,06

70 13,83 5,31 70 19,64 16,48 70 19,64 16,48

80 12,91 7,15 80 21,98 12,69 80 21,98 12,69

90 13,84 2,94 90 22,58 12,01 90 22,58 12,01

100 12,99 1,13 100 23,33 10,38 100 23,33 10,38

110 12,91 0,22 110 25,2 8,67 110 25,2 8,67

120 11,79 0,2 120 27,25 7,3 120 27,25 7,3

130 10,12 0,17 130 28,97 8,85 130 28,97 8,85

140 6 0,95 140 27,82 9,58 140 27,82 9,58

150 3,73 1,66 150 20,38 10,83 150 20,38 10,83

160 2,10 0,64 160 11,96 8,07 160 11,96 8,07

170 0,98 0,49 170 3,64 2,01 170 3,64 2,01

180 0 0 180 0 0 180 0 0

Таблица А.3 - Расчетные мгновенные составляющие силы резания (Р^ Ру) при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ-20 с применением режущего инструмента без покрытия при: а) п=630 мин-1, £=0,115 мм/зуб, В=1мм; б) п=800 мин-1, £=0,125 мм/зуб, В=1мм; в) п=1000 мин-1, fz=0,14

мм/зуб, В=1мм.

У Pz Ру У Pz Ру У Pz Ру

0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 3,79 5,42 10 3,19 1,99 10 4,33 2,71

20 6,37 9,81 20 6,65 6,2 20 7,6 6,84

30 11,73 13,98 30 11,28 11,28 30 11,67 10,14

40 18,85 17,58 40 15,90 15,9 40 17,98 14,04

50 25,4 18,45 50 21,04 18,94 50 22,58 18,29

60 27,47 18,53 60 25,71 20,08 60 28,19 21,24

70 29,74 15,81 70 30,29 20,43 70 32,13 21,67

80 29,84 13,28 80 33,08 18,33 80 34,4 22,34

90 32,72 12,56 90 29,85 17,23 90 35,75 21,48

100 32,85 11,31 100 34,38 14,59 100 36,47 17,79

110 31,19 10,13 110 32,68 12,54 110 34,39 13,89

120 28,87 7,73 120 31,33 10,18 120 32,94 11,34

130 27,07 5,26 130 28,62 8,2 130 29,19 9,48

140 21,76 4,23 140 20,32 6,6 140 21,02 6,02

150 13,85 3,71 150 13,2 6,15 150 13,26 7,65

160 6,71 2,57 160 6,5 3,6 160 7,06 5,51

170 3,47 1,77 170 2,55 2,38 170 2,55 3,39

180 0 0 180 0 0 180 0 0

Приложение Б. Расчетные значения мгновенных тангенциальных и радиальных ^ и Py) составляющих силы резания с применением инструмента с покрытием Ti-TiN-(Ti,Cr,Al)N при концевом фрезеровании деталей из

титанового сплава ВТ-20

Таблица Б.1 - Расчетные мгновенные составляющие силы резания (Р^ Ру) при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ-20 с применением режущего инструмента с покрытием при: а) п=800 мин-1,

fz=0,09 мм/зуб, В=1мм; б) п=800 мин-1, fz=0,125 мм/зуб, В=1мм; в) п=800

мин-1, £=0,175 мм/зуб, В=1мм.

У Pz Ру У Pz Ру У Pz Ру

0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 7,44 2,85 10 5,16 4,17 10 3,58 3,71

20 11,36 4,59 20 8,72 7,06 20 4,8 4,32

30 13,85 7,36 30 11,14 9,35 30 8,3 6,03

40 16,59 7,73 40 12,72 9,59 40 12,86 7,13

50 18,76 7,96 50 16,7 9,64 50 18,38 8,18

60 19,1 8,9 60 20,43 10,41 60 22,86 9,7

70 19,63 8,74 70 23,97 10,67 70 26,61 10,21

80 20,36 9,06 80 26,04 10,52 80 29,7 10,22

90 22,04 9,81 90 24,33 11,86 90 30,5 8,74

100 21,53 10,97 100 22,27 8,1 100 29,12 7,8

110 18,97 10,95 110 20,94 7 110 28,1 7

120 16,22 10,14 120 17,6 5,42 120 27,08 6,64

130 14,69 9,18 130 15,2 3,4 130 24,21 5,42

140 12,61 7,28 140 13,27 3,3 140 15,58 4,91

150 11,72 5,71 150 8,72 3 150 8,19 3,19

160 9,11 5,05 160 5,2 2,84 160 3,84 2,79

170 5,67 3,97 170 2,65 2,74 170 1,39 0,97

180 0 0 180 0 0 180 0 0

Таблица Б.2 - Расчетные мгновенные составляющие силы резания (Р5, Ру) при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ-20 с применением режущего инструмента с покрытием при: а) п=800 мин-1,

£5=0,125 мм/зуб, В=0,75мм; б) п=800 мин-1, fz=0,125 мм/зуб, В=1мм; в) п=800

мин-1, £,=0,125 мм/зуб, В=1,5мм.

у Ру У Ру У Ру

0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 2,42 6,31 10 2,42 6,31 10 18,06 10,42

20 9,53 10,96 20 9,53 10,96 20 27,77 14,15

30 20,99 14,69 30 20,99 14,69 30 38,45 17,93

40 33,8 21,12 40 33,8 21,12 40 44,68 18,96

50 44,65 24,75 50 44,65 24,75 50 45,79 19,43

60 50,11 27,77 60 50,11 27,77 60 46,23 18,68

70 55,01 25,65 70 55,01 25,65 70 47,32 17,01

80 55,84 24,86 80 55,84 24,86 80 48,84 12,57

90 57,91 18,81 90 57,91 18,81 90 46,33 12,41

100 58,53 15,68 100 58,53 15,68 100 46,14 11,5

110 57,28 12,17 110 57,28 12,17 110 41,97 11,24

120 55,45 10,77 120 55,45 10,77 120 37,34 9,31

130 50,64 4,43 130 50,64 4,43 130 30,52 7,04

140 44,26 3,31 140 44,26 3,31 140 23,21 5,03

150 33,81 2,59 150 33,81 2,59 150 17,75 4,09

160 20,89 1,72 160 20,89 1,72 160 9,32 3,81

170 12,02 1,47 170 12,02 1,47 170 1,72 1,879

180 0 0 180 0 0 180 0 0

а)

б)

в)

Таблица Б.3 - Расчетные мгновенные составляющие силы резания (Р,, Ру) при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ-20 с применением режущего инструмента с покрытием при: а) п=630 мин-1,

£=0,115 мм/зуб, В=1мм; б) п=800 мин-1, £=0,125 мм/зуб, В=1мм; в) п=1000

мин-1, £=0,14 мм/зуб, В=1мм.

у Р, Ру У Р, Ру У Р, Ру

0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 4,11 2,56 10 5,16 4,17 10 5,04 4,08

20 6,58 10,96 20 8,72 7,06 20 9,69 4,72

30 13,81 16,26 30 11,14 9,35 30 14,49 6,45

40 18,09 18,96 40 12,72 9,59 40 18,02 8

50 20,96 19,88 50 16,7 9,64 50 20,94 9,76

60 22,02 22,48 60 20,43 10,41 60 22,5 10,49

70 23,07 24,75 70 23,97 10,67 70 23,57 9,52

80 24,45 26,99 80 26,04 10,52 80 23,86 8,68

90 26,08 24,59 90 24,33 11,86 90 22,67 6,93

100 26,36 22,08 100 22,27 8,1 100 20,29 4,68

110 28,11 18,09 110 20,94 6 110 18,47 2,59

120 30,62 16,5 120 17,6 5,42 120 16,56 2,44

130 33,56 14,26 130 15,2 3,59 130 12,92 2,22

140 33,06 10,84 140 13,27 3,3 140 11,35 2,19

150 26,73 9,88 150 8,72 2,57 150 9,46 1,53

160 15,37 8,31 160 5,2 1,84 160 6,33 1,18

170 4,82 5,94 170 2,65 1,74 170 2,3 1,14

180 0 0 180 0 0 180 0 0

Приложение В. Расчетные значения мгновенных тангенциальных и радиальных (Р/ и Ру) составляющих силы резания с применением инструмента с покрытием Zr-ZrN-(Cr,Zr,Al)N при концевом фрезеровании деталей из

титанового сплава ВТ-20

Таблица В.1 - Расчетные мгновенные составляющие силы резания (Р5, Ру) при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ-20 с применением режущего инструмента с покрытием 7г-7г№(Сг,7г,А1^ при: а) п=800 мин-1, £5=0,09 мм/зуб, В=1мм; б) п=800 мин-1, fz=0,125 мм/зуб, В=1мм; в) п=800

мин-1, £,=0,175 мм/зуб, В=1мм.

у Ру У Ру У Ру

0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 0,44 4,27 10 1,1 1,57 10 0,77 1,1

20 3,33 6,27 20 3,78 3,53 20 3,8 3,42

30 6,97 8,02 30 7,04 5,5 30 7,82 5,47

40 10,97 9,87 40 11,19 7,83 40 14,78 7,53

50 14,47 11,72 50 17,33 10,41 50 21,95 10,23

60 17,49 11,8 60 23,73 11,57 60 29,16 12,98

70 20,82 10,61 70 30,11 12,78 70 37,45 15,13

80 23,83 9,62 80 34,03 14,44 80 42,13 16,17

90 24,72 8,99 90 34,53 13,95 90 42,54 16,78

100 24,49 7,48 100 32,55 11,21 100 42,14 12,88

110 23,31 6,68 110 31,6 8,71 110 37,8 10,12

120 21,09 4,86 120 28,38 5,98 120 34,5 8,7

130 16,98 2,69 130 23,86 4,08 130 30,65 6,22

140 12,38 1,96 140 18,11 3,54 140 23,98 5,37

150 8,57 1,82 150 13,59 3,13 150 16,37 4,78

160 4,94 1,41 160 6,32 3,5 160 9,74 3,54

170 2,62 1,33 170 2,48 2,31 170 4,4 2,08

180 0 0 180 0 0 180 0 0

Таблица В.2 - Расчетные мгновенные составляющие силы резания (Р^ Ру) при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ-20 с применением режущего инструмента с покрытием 7г-7г№(Сг,7г,А1^ при: а) п=800 мин-1, fz=0,125 мм/зуб, В=0,75мм; б) п=800 мин-1, fz=0,125 мм/зуб, В=1мм; в) п=800

мин-1, £=0,125 мм/зуб, В=1,5мм.

у Pz Ру У Pz Ру У Pz Ру

0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 0,69 0,99 10 0,64 0,92 10 4,86 6,95

20 1,96 2,1 20 4,14 4,94 20 5,73 12,3

30 4,64 3,13 30 10,3 7,76 30 14,58 18,01

40 7,67 4,25 40 17,03 13,3 40 24,98 22,49

50 10,54 4,69 50 21,69 16,34 50 34,3 23,13

60 11,9 6,06 60 26,7 16,04 60 44,27 21,59

70 12,88 5,47 70 30,25 15,41 70 49,26 16,96

80 13,75 3,68 80 32,47 13,78 80 52,37 14,03

90 13,74 2,67 90 34,26 13,15 90 56,2 14,01

100 14,34 2,5 100 33,7 11,6 100 56,55 10,99

110 13,48 2,47 110 31,23 10,14 110 57,49 7,05

120 12,74 1,66 120 29,34 6,77 120 54,01 6,72

130 11,56 1,4 130 26,48 4,66 130 49,61 5,6

140 9,41 1,2 140 22,32 4,33 140 36,4 4,54

150 6,98 0,98 150 14,61 4,46 150 21,72 3,22

160 3,96 0,84 160 8,93 3,6 160 12,3 2,73

170 1,91 0,97 170 3,7 2,59 170 5,56 1,89

180 0 0 180 0 0 180 0 0

Таблица В.3 - Расчетные мгновенные составляющие силы резания (Р^ Ру) при концевом фрезеровании титанового сплава ВТ-20 с применением режущего инструмента с покрытием 7г-7г№(Сг,7г,А1^ при: а) п=630 мин-1, £=0,115 мм/зуб, В=1мм; б) п=800 мин-1, £=0,125 мм/зуб, В=1мм; в) п=1000

мин-1, £,=0,175 мм/зуб, В=1мм.

У Pz Ру У Pz Ру У Pz Ру

0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 0,78 2,56 10 1,1 1,57 10 3,56 4,24

20 3,09 5,57 20 3,78 3,53 20 6,49 6,96

30 6,45 7,96 30 7,04 5,5 30 11,31 8,84

40 10,82 10,45 40 11,19 7,83 40 15,99 10,78

50 16,64 13,47 50 17,33 10,41 50 20,94 13,08

60 20,22 14,16 60 23,73 11,57 60 25,34 14,04

70 22,94 14,9 70 30,11 12,78 70 29,53 15,04

80 24,99 13,85 80 34,03 14,44 80 31,3 13,93

90 26,77 13,64 90 34,53 13,95 90 31,08 13,84

100 27,71 12,92 100 32,55 11,21 100 29,83 10,85

110 26,01 11,04 110 31,6 8,71 110 27,2 6,27

120 24,81 8,54 120 28,38 6,98 120 23,68 4,9

130 23,12 7,07 130 23,86 5,08 130 17,72 3,92

140 20,84 5,19 140 18,11 4,54 140 13,08 3,22

150 16,39 4,39 150 13,59 3,13 150 8,98 2,42

160 11,99 3,96 160 6,32 2,5 160 6,78 2,07

170 6,12 3,82 170 2,48 1,31 170 3,16 1,61

180 0 0 180 0 0 180 0 0

Приложение Г. Чертеж тороидальной концевой фрезы фирмы Sandvik Coromant модели R300-016B20L-08L диаметром 16 мм

Приложение Д. Чертеж круглой сменной пластины модели СогошШ 360 - 0828

(Я300 - 08287 - РМ 1130)

Приложение Е. Чертеж цельной твердосплавной концевой фрезы Iscar D16r0Z4

Приложение Ж. Патент на изобретение № 2725467