Рациональное использование твёрдосплавного инструмента с покрытием при токарной обработке заготовок путём диагностирования его режущих свойств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Тихонова Жанна Сергеевна

• Тихонова Жанна Сергеевна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Тихонова Жанна Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРИЧИН НЕОДНОРОДНОСТИ РЕЖУЩИХ СВОЙСТВ ТВЁРДОСПЛАВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ С ПОКРЫТИЕМ

1.1 Технологические причины разброса свойств твердосплавной матрицы

1.2 Виды износостойких покрытий, применяемых при токарной обработке. Методы нанесения покрытий

1.3 Особенности механизма износа твёрдосплавного инструмента с покрытием

1.4 Анализ способов назначения скорости резания при токарной обработке сталей инструментом с покрытием

1.5 Анализ способов обеспечения заданной стойкости инструмента при обработке сталей на станках с ЧПУ

Выводы по главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Описание экспериментальной установки

2.2 Методика измерения сигнала термоЭДС

2.3 Приборы и приспособления для проведения стойкостных испытаний при механической токарной сталей

2.4. Обрабатываемый материал и инструменты

2.5 Статистическая обработка экспериментальных данных

2.6 Методика оценки минимально необходимого количества повторных измерений

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СВЯЗИ ВЕЛИЧИНЫ ТЕРМОЭДС ЕСТЕСТВЕННОЙ ТЕРМОПАРЫ С РЕЖУЩИМИ СВОЙСТВАМИ ТВЁРДОСПЛАВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ С ИЗНОСОСТОЙКИМИ ПОКРЫТИЯМИ

3.1 Анализ существующих способов оценки свойств твёрдосплавного инструмента (контактной пары) с использованием термоЭДС и применимость их к инструменту с покрытием

3.2 Пробный проход как метод тестирования свойств переменных контактных пар

3.3 Физические основы возникновения термоэлектрического эффекта

3.4 Анализ составляющих удельной термоЭДС естественной термопары «твёрдосплавный инструмент с покрытием - стальная заготовка» применительно к методу пробного прохода

3.5 Правило аддитивности термоЭДС применительно к условиям возникновения электрического сигнала естественной термопары

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ТЕРМОЭДС ПРОБНОГО ПРОХОДА ПРИ ОЦЕНКЕ СВОЙСТВ КОНТАКТНЫХ ПАР

4.1 Причины потери точности измерения сигнала термоЭДС

4.2 Анализ существующих способов измерения величины термоЭДС естественной термопары. Их недостатки

4.3 Разработка метода измерения сигнала термоЭДС без использования токосъемника скользящего типа

4.4 Применение термохимического оксидирования для электроизоляции инструмента от корпуса станка

Выводы по главе

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА АНАЛИТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЁТА СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ СТАЛЕЙ ТВЁРДОСПЛАВНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ С ПОКРЫТИЕМ

5.1 Методика экспериментального получения аналитических моделей по расчету скорости резания

5.2. Обоснование выбора факторов аналитических моделей и план

эксперимента

5.3 Разработка аналитической модели для решения прямой (расчёт скорости

резания) и обратной задачи (прогнозирование стойкости)

5.4. Проверка адекватности разработанной модели

5.5 Разработка алгоритма автоматизированного расчёта скорости резания и

использование его для диагностирования ресурса инструмента

Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Список источников

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Рациональное использование твёрдосплавного инструмента с покрытием при токарной обработке заготовок путём диагностирования его режущих свойств»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Анализ публикаций [6], [13], [90], [91] связанных с применением твёрдосплавного инструмента с покрытием показал, что доля его в металлообработке составляет около 80%. Применение износостойких покрытий на операциях токарной обработки сталей позволило значительно повысить производительность процесса и обеспечило повышение стойкости твёрдосплавного инструмента в среднем в 2-3 раза по сравнению с инструментами без покрытий. При этом диапазон увеличения стойкости инструмента с покрытием колеблется в интервале от полутора - до четырёхкратного. Причины столь большого диапазона разброса стойкости твердосплавного инструмента с покрытием при работе в одних и тех же условиях резания не достаточно исследованы.

Новый класс твердосплавного инструмента с износостойкими покрытиями обеспечил повышенную производительность и более высокую надёжность процесса металлообработки, что особенно важно в условиях многостаночного обслуживания станков с ЧПУ. Однако и этот прогрессивный инструмент имеет разброс теперь уже повышенных режущих свойств в партиях поставки на уровне 25-50%, а между партиями поставки иногда и более. Это неизбежный металлургический фактор, связанный со спецификой его производства. Данное обстоятельство вынуждает производителей инструмента в своих табличных методиках-рекомендациях по назначению скорости обработки ориентироваться на среднее значение режущих свойств, оставляя определённый «запас стойкости» в пределах 20%.

Справочно-нормативная литература на сегодняшний день не располагает аналитическими моделями расчёта допустимой скорости резания при использовании твёрдосплавных инструментов с покрытиями, в которых оперативно учитывались бы повышенные, но, всё-таки переменные режущие свойства этого вида инструмента.

Наличие предварительной информации о режущих способностях инструмента предоставляет возможность использования скрытых резервов его стойкости, путём увеличения режимов обработки по сравнению с расчётными (с учётом принятых ограничений), что может дать больший экономический эффект за счёт сокращения машинного времени обработки.

Проблема получения предварительной информации (предварительного диагностирования) режущих возможностей твёрдосплавного инструмента с покрытием в отечественной металлообработке остаётся до конца не решённой задачей. В ряде публикаций [23], [25] по решению данной проблемы предлагаются различного вида устройства для контроля износа инструмента, но они не затрагивают структуру известных математических моделей расчёта.

Методики расчёта скорости резания для твердосплавного инструмента с покрытиями, рекомендованные производителями, используют только табличный способ расчёта. В справочно-нормативной литературе отсутствуют аналитические модели определения скорости резания для этого вида инструмента с учётом его неоднородности по режущим свойствам.

Таким образом, заявленная тема обладает актуальностью и направлена на вскрытие резервов работоспособности твёрдосплавных инструментов с покрытием в целях повышения производительности на операциях токарной обработки сталей при использовании.

Цель диссертационного исследования: повышение эффективности использования твердосплавного инструмента с износостойким покрытием при обработке заготовок из конструкционных углеродистых и низколегированных сталей на станках токарной группы.

Объектом исследования является процесс токарной обработки сталей твёрдосплавным инструментом с покрытием.

Предметом исследования является период стойкости инструмента с покрытием.

Область исследования. Диссертационная работа соответствует пунктам 2 -4 паспорта специальности: 05.02.07 - «Технология и оборудование механической и физико-технической обработки».

Задачи исследования:

1. Исследовать причины неоднородности режущих свойств твёрдосплавных инструментов с покрытием;

2. Исследовать особенности износа твердосплавного инструмента с покрытием;

3. Провести анализ и обобщить передовой отечественный и зарубежный опыт существующих методик и алгоритмов расчета скорости резания и прогнозирования ресурса прогрессивного инструмента с покрытием;

4. Исследовать физические основы связи величины термоЭДС пробного прохода как метода диагностики, используемого ранее для обычного твёрдо-сплавного инструмента, с режущими свойствами твердосплавного инструмента с покрытием;

5. Разработать аналитические модели расчета скорости резания и прогнозирования стойкости инструмента при токарной обработке группы конструкционных и низколегированных сталей;

6. Разработать алгоритм автоматизированного расчета режимов обработки, приемлемый для встраивания в систему ЧПУ или в качестве выносного (станочного) модуля САПР ТП;

7. Исследовать причины потери точности измерения сигнала термоЭДС и предложить способ по их устранению.

Научная новизна заключается в решении актуальной научно-технической задачи повышения эффективности металлообрабатывающего производства за счет создания методики предварительной оценки режущих свойств инструмента с покрытием и обоснованной коррекции режимов обработки в действующем производстве:

1. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что износ покрытия и деформация матрицы протекают параллельно: период стойкости твёрдо-

сплавного инструмента с покрытием включает в себя время работы до прорыва покрытия и время работы матрицы с разрушенным покрытием, что позволяет повысить эффективность использования данного вида инструмента.

2. На основе экспериментальных исследований выявлено, что величина сигнала термоЭДС пробного прохода естественной термопары при использовании твердых сплавов с покрытием, в том числе многослойным, может рассматриваться в качестве интегральной характеристики режущих свойств твердосплавного инструмента с покрытием, что подтверждается наличием корреляционной взаимосвязи между периодом стойкости твердосплавного инструмента с покрытием и сочетанием теплофизических свойств материалов контактной пары «инструмент-деталь».

3. На основании выявленных закономерностей процесса изнашивания твердосплавного инструмента с покрытием предложена аналитическая зависимость периода стойкости режущего инструмента с покрытием от сочетания теплофизи-ческих свойств материалов контактной пары «инструмент-деталь», позволяющая решить прямую и обратную задачи расчёта режимов обработки резанием: определять период стойкости режущего инструмента с покрытием, либо скорость резания в соответствии с заданными технологическими условиями точения, что позволяет повысить достоверность расчетов и эффективность алгоритмов управления процессом механической обработки.

Практическая значимость работы заключается в разработанных методиках расчета режимов токарной обработки твердосплавным инструментом с многослойным покрытием и прогнозирования режущих свойств инструмента, в частности:

1. На основании аналитической модели стойкости твердосплавного инструмента с покрытием разработана методика предварительной диагностики его режущих свойств.

2. Разработан алгоритм и программа автоматизированного расчета режимов обработки, приемлемые для встраивания в систему ЧПУ или в качестве выносного (станочного) модуля САПР ТП;

3. Разработано устройство для измерения сигнала термоЭДС естественной термопары без использования токосъёмника скользящего типа (Патент РФ № 2650827) [62].

4. Результаты исследования могут быть использованы на машиностроительных предприятиях в качестве дополнительной методики сравнительных испытаний работоспособности твердосплавных инструментов с износостойким покрытием (Акт рассмотрения результатов диссертации АО «ФНПЦ «Титан-Баррикады» от 28.12.2019 рег. № 807-Приложение Г).

Методология и методы исследования. Для формирования теоретической и методологической базы диссертационного исследования были исследованы труды российских и зарубежных учёных.

С целью расширения области применения математических моделей расчёта скорости резания и стойкости твердосплавного инструмента с покрытием были получены и обработаны с использованием ЭВМ данные о величине износа инструмента с покрытием и их связь с величиной термоЭДС пробного прохода при получистовом точении углеродистых и низколегированных сталей. Исследуемые инструментальные материалы предварительно тарированы по величине термо-ЭДС для формирования контактных пар с заведоморазличными свойствами для снижения случайных погрешностей математического моделирования.

Для решения поставленных задач применялся математический аппарат, в том числе теория вероятностей, математическая статистика, планирование эксперимента.

Информационную базу исследования составили собственные статистические данные, полученные в лаборатории кафедры АПП Волгоградского государственного технического университета. Использовалась информационная база, приведённая в работах российских и зарубежных учёных. Вопросы управления процессом лезвийной металлообработки изложены в работах В. Ф. Безъязычного [8], [9], С.В. Васильева [11] ,В.Л. Заковоротного [23], В.Ц. Зориктуева [25], [26] С.Ф. Корндорфа [34], В.Н. Подураева [71], Ю.М. Соломенцева [80], В. К. Старкова [88], А. Г. Суслова [89], В.В.Трусова [96] и других авторов, а также в работах

многих зарубежных исследователей J. Jeppsson [125], D. A. Axinte [131], W. Kluft [129] и другие. Изучению проблемы выбора рациональных режимов обработки на токарных станках при использовании твёрдосплавного инструмента, а именно изучению проблемы обеспечения его заданной стойкости посвящены труды А.С. Верещаки [13], Т. Н. Лоладзе [36], [37], С.М.Палея [49], А.А.Рыжкина [76], В. А. Синопальникова [79], В.П.Табакова [90], Н. В. Талантова [92] и ряда других

На защиту выносятся:

1. Отличительные особенности механизма изнашивания твердосплавного инструмента с износостойким покрытием.

2. Способ оценки режущих свойств твердосплавного инструмента с покрытием, в том числе многослойным, на основе анализа интегральной характеристики теплофизических свойств контактной пары.

3. Аналитические модели, отражающие зависимость режущих свойств инструмента от сочетания теплофизических характеристик контакта материалов «твердый сплав-покрытие-заготовка» для расчета скорости резания и прогнозирования периода стойкости инструмента с покрытием.

4. Алгоритм и программа автоматизированного расчета скорости резания и прогнозирования стойкости инструмента с покрытием.

Достоверность полученных результатов обоснована корректным применением методов математической статистики для обработки результатов экспериментальных исследований и достаточной репрезентативностью статистических выборок. Полученные выводы подтверждаются сходимостью результатов моделирования с экспериментальными данными, в том числе, с результатами производственных испытаний на предприятии АО «ФНПЦ «Титан-Баррикады» (г. Волгоград).

Реализация результатов исследования: рекомендованы для внедрения на машиностроительных предприятиях в качестве дополнительной методики сравнительных испытаний работоспособности твердосплавных инструментов с износостойким покрытием.

Вклад автора в решение поставленных задач состоит в разработке и формулировании цели работы, определении направлений теоретических и экспериментальных исследований, проведении экспериментальных исследований для разработки аналитических моделей, их разработке, разработке алгоритма и компьютерной программы для определения заданных параметров механической обработки.

Апробация работы. Результаты исследования прошли апробацию в печати и на отечественных и зарубежных научно-практических конференциях, представлены и обсуждены: на Седьмой междунар. науч. конф. теоретических и прикладных разработок «Научные разработки: евразийский регион» (г. Москва, 28 сентября 2017 г.); Международной научно-техническая конференции «Пром-Инжиниринг 2017» (16-19 мая 2017г, г.Санкт-Петербург); Международной научно-технической конференции«Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении 2017» (11-15 сентября 2017г, г.Севастополь); IX Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии в машиностроении: от проектирования к производству конкурентоспособной продукции» (19 - 22 сентября 2017 г., г. Волгоград); 55-й внутривузовской научной конференции ВолгГТУ (31 января- 5 февраля 2018 г., г. Волгоград); Международной научно-техническая конференции «Пром-Инжиниринг 2019» (25-29 марта, г.Сочи); «XI Международная научно-техническая конференция ассоциации технологов-машиностроителей «Инновационные технологии машиностроения в транспортном комплексе» (10-13 сентября, г.Калининград).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликованы 24 печатных работы в российских и зарубежных изданиях, в том числе 13 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 патент, 10 статей в зарубжных изданиях, рецензируемых наукометрическими базами данных Scopus и Web of Science.

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 142 стр. основного машинописного текста (148 стр., включая приложения), состоит из введения, 5 глав, включающих 31 рисунок и 14 таблиц, выводов и списка

использованной литературы из 133 библиографических наименований. Дополнительная информация приводится в 5 приложениях (А-Д).

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРИЧИН НЕОДНОРОДНОСТИ РЕЖУЩИХ СВОЙСТВ ТВЁРДОСПЛАВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ С ПОКРЫТИЕМ

1.1 Технологические причины разброса свойств твердосплавной матрицы

Проблема предварительного диагностирования режущих возможностей твёрдосплавного инструмента, как с покрытием, так и без покрытий в отечественной металлообработке остаётся до конца не решённой задачей. Во введении к данной работе указано на неизбежный, но допустимый по техническим условиям изготовления, разброс режущих и физико-механических свойств инструмента без покрытия из-за различия его фазового (химического) состава. Твердосплавный инструмент с износостойкими покрытиями обеспечивает более высокую надёжность самого процесса металлообработки, показывая, что этот прогрессивный качественный инструмент не является «самым слабым звеном» в технологической цепочке, а это особенно важно в условиях многостаночного обслуживания станков с ЧПУ.

В чём причина разброса теперь уже повышенных режущих свойств отечественного твёрдосплавного инструмента с покрытием? Это связано с тем, что «технологическая наследственность» по неоднородности свойств внутри марочного состава при производстве твёрдосплавного инструмента [7] перешла в технологию нанесения износостойких покрытий. То есть, твёрдосплавная матрица в партиях поставки сохранила свою неоднородность, лишь частично «залечив» дефекты поверхностного слоя при нанесении покрытий. Износостойкое покрытие обеспечило этому виду инструмента повышенные режущие свойства, но свойства матрицы существенно не изменились.

Во многих работах [14], [69], [92], где изучался механизм износа твёрдо-сплавного инструмента без покрытия указано, что причиной значительного раз-

броса стойкости твёрдосплавного инструмента внутри его марочного состава является неоднородность кобальтовой связки по фазовому составу, получаемая при спекании. Особенность технологического процесса спекания твердосплавных режущих пластин (матрицы) состоит в том, что очень узкие по допустимому содержанию углерода области, составляющие десятые доли процента (0,1 - 0,5 %) приводят к широкому пределу изменения физико-механических и режущих свойств. В работах отечественных и зарубежных авторов, касающихся специфики технологии спекания твердосплавных изделий и связанным с ней разбросом эксплуатационных характеристик указывается на решающую роль углерода, среди влияния других факторов, в формировании свойств связующей кобальтовой фазы и свойств сплава в целом. [95]. М. М. Бабичем в работе [7] показано, что при ширине двухфазной области по углероду для сплава ВК6, равной 0,12 весовых процента, колебание углерода от нижнего до верхнего предела приводит к двукратному снижению его износостойкости. Авторы справочника «Металлообрабатывающий твердосплавный инструмент» [40] отмечают, что стойкость сплавов группа ТТК при резании с увеличением содержания углерода в пределах трехфазной области и при переходе на границу с областью, содержащей графит, снижается почти в три раза.

Подчёркивая неизбежность разброса свойств твёрдосплавной матрицы, следует иметь в виду, что это обусловлено тем, что связующая кобальтовая фаза (у-фаза) твёрдосплавных инструментов представляет из себя твердый раствор вольфрама и углерода в кобальте с ограниченным интервалом концентрацией. Это связано с металлургической природой образования твёрдых растворов, в основе которой лежит различие атомных радиусов составляющих их элементов. [19]. Атомный радиус вольфрама равен 1,4 ангстрема, у кобальта он равен 1,25.

Растворимость вольфрама в кобальте в процессе спекания зависит от содержания углерода в сплаве и лежит в интервале 2-20%. При этом сплавы с содержанием углерода на нижней границе имеют до 20% растворенного вольфрама в кобальтовой фазе, на верхней всего 2%, что и определяет качество связки. В работе [95] со ссылкой на японских авторов приведён пример влияния фазового со-

става сплава ВК10 на его физико-механические характеристики. (рисунок 1.1). Показано, что наилучшими характеристиками обладает двухфазный сплав. Двухфазный сплав ^С+у) это раствор вольфрама и углерода в кобальте без дополнительной ^-фазы (её наличие не допускается по ТУ) и без дополнительной фазы графита - С. Трехфазная область ^С+у+С) - раствор, содержащий около 2% вольфрама в кобальте и содержащий свободный графит. Это менее работоспособный фазовый состав твёрдого сплава, подвергающийся интенсивному износу из-за плохого качества кобальтовой связки.

сти, МПа

A

3,59 г

3,58

3,57

3,56

3,55

2300

2100

1900

1700

1500

5,9

6,1

1"

4

3 N ю

/ □1

| \

ОТ \2 т 1—^ Цп

\

1 \ V

-О- 7 1,+у+М с в у+WC N С+у+ WC

/

Н,,, МПа р, мкОм см 24

1550

1450

1350

1250

1150

6,3

6,5

6,7

Свес, %

22

20

18

16

1 - предел прочности при изгибе аи. 2 - твердость по Виккерсу Ну, - период решетки кобальтовой фазы, А ; 4 - электрическое сопротивление сплава р, мкОм-см. Рисунок 1.1 - Влияние содержания углерода на свойства сплава ВК10 [95]

Анализируя более высокую работоспособность импортного твёрдосплавно-го инструмента на станках с ЧПУ, где доля его использования достигает 90-95%, с большой вероятностью можно заключить, что зарубежные фирмы-поставщики

отказались от использования трёхфазного сплава (сплава с содержанием графита) как при производстве обычного инструмента, так и для твёрдосплавного инструмента с покрытием. Кроме того, многие из них освоили выпуск твёрдосплавного инструмента, в котором кобальтовая связка дополнительно легируется рядом редкоземельных элементов. Отечественные заводы-изготовители твёрдосплавного инструмента пока не в полной мере освоили этот способ улучшения качества своей продукции. Действующий до сих пор ОСТ 48-99-84 допускает наличие фазы графита во всей отечественной гамме твёрдосплавных инструментов. Это одна из главных причин большого допустимого разброса режущих свойств отечественного твёрдосплавного инструмента. Отсутствие освоенных технологий улучшения качества кобальтовой связки отечественного твёрдосплавного инструмента путём её дополнительного легирования только увеличивает разрыв по уровню режущих свойств.

Специфика производства твёрдых сплавов такова, что и двухфазному сплаву свойственна некоторая неоднородность физико-механических свойств из-за влияния даже десятых долей процентного содержания углерода (рисунок 1.1). Это, как отмечено выше, неизбежный металлургический фактор. Но, неоднородность двухфазного сплава значительно меньшая, чем неоднородность с охватом трёхфазной области с графитом. А главное, что кобальтовая связка двухфазного сплава в значительно большей степени легирована вольфрамом, что определяет хорошее качество сплава в целом.

В сплаве ВК10 в диапазоне увеличения процентного содержания углерода от 6,2 до 6,6 % только внутри двухфазной области ^С+у) предел прочности при изгибе изменяется на 22%, (растёт), твердость уменьшается незначительно (на 56%). При переходе к фазе с графитом значения предела прочности достигают максимума, а затем уменьшаются вместе с уменьшением твёрдости. По данным работы [95] пределы растворимости вольфрама и углерода в кобальтовой фазе одинаковы как для однокарбидных сплавов (ВК), так и для двухкарбидных (ТК) и трехкарбидных (ТТК) сплавов. И в каждой группе твёрдого сплава изменение содержания углерода в пределах двухфазной, а особенно в пределах трехфазной об-

ласти приводит к значительному изменению его физико-механических и режущих свойств.

Эти изменения в химическом и фазовом составе, в свою очередь, определяют различную способность кобальтовой связки прочно удерживать зерна карбидов или блоки зерен в монолитном объеме, различную способность противостоять явлению ползучести режущего клина, различную интенсивность взаимной диффузии компонентов стали в связку и компонентов связки в приграничные объемы зоны контактных пластических деформаций.

1.2 Виды износостойких покрытий, применяемых при токарной обработке. Методы нанесения покрытий

Первые образцы серийного производства сменных многогранных неперета-чиваемых пластин с износостойкими покрытиями продемонстрировала в 1969 году шведская компания Sandvik Cоromant. Развитие инструментального материала с того момента идет по пути улучшения методов нанесения покрытий в целях управления их химическим составом, а также структурой для обеспечения наилучшего сочетания свойств покрытия и основы в различных областях применения.

Износостойкие покрытия на СМП наносят двумя методами [82]:

1. Химическое осаждение покрытий из газовой фазы - Chemical Vapour Deposition (CVD).

а) высокотемпературный метод химического осаждения покрытий -High-Temperature CVD(HT-CVD);

б) среднетемпературный метод химического осаждения покрытий -Medium-Temperature CVD (MT-CVD);

в) метод химического осаждения с плазменным сопровождением -Plasma Assisted CVD(PA-CVD).

2. Физическое осаждение покрытий в вакууме - Physical Vapour Deposition (PVD).

а) метод вакуумно-дугового испарения;

б) метод магнетронного распыления;

в) метод электронно-лучевого испарения.

Методами химического осаждения покрытий получают соединения на основе нитридов, карбидов, карбонитридов и боридов тугоплавких металлов -Al2O3, TiN, TiC, ZrN, TiCN и др. Основные характеристики некоторых химических покрытий (соединений), получаемых методом химического осаждения представлены в таблице 1. 1

Таблица 1.1

Основные характеристики химических соединений, получаемых методом CVD

Соединение Температура плавления, °C HV P, г/см3 E, МПа а/10-6, K-1

TiC 3067 28 4,93 470000 8,0...8,6

TiN 2950 21 5,40 590000 9,4

ZrC 3445 25,6 6,63 400000 7,0...7,4

ZrN 2982 16 7,32 510000 7,2

VC 2648 29 5,41 430000 7,3

VN 2177 15,6 6,11 460000 9,2

NbC 3613 18 7,78 580000 7,2

NbN 2204 14 8,43 480000 10,1

TaC 3985 15,5 14,48 560000 7,1

CrN 1050 13 6,12 400000 2,3

WC 2776 23,5 15,72 720000 3,8...3,9

AI2O3 2047 23 3,98 400000 8,4

В общем случае процессы CVD основаны на протекании гетерогенных химических реакций в парогазовой среде, окружающей СМП, в результате которых образуется износостойкое покрытие.

Осаждение покрытий происходит в специальной печи в присутствии водорода в результате взаимодействия газообразных галогенидов (ТО4, AlCl3) с составляющими смесей: а) азотом - при осаждении нитридов тугоплавких металлов; б) метаном - при осаждении карбонитридов; в) углекислым газом - при осаждении оксидов.

Пластины на поддонах помещаются в печь, в камеру которой подаётся серия газов, затем трубки очищаются, и подаётся другая серия газов (рисунок 1.2). Эта процедура повторяется до тех пор, пока не будут сформированы все слои покрытия. Процесс выполняется при температуре около 900 °С в течение 30 часов. Толщина покрытия составляет приблизительно 2-20 мкм.

Рисунок 1.2 - Схема нанесения покрытий на режущий инструмент СУЮ-методом

Преимущества покрытий CVD:

- Возможность получения покрытий большой толщины;

- Возможность получения покрытий равномерной толщины;

- Очень хорошая адгезия к твердосплавной основе;

- Очень хорошая износостойкость;

- Возможность нанесения оксидных покрытий.

В основе РУЮ - методов, как правило, лежит испарение (распыление) вещества в вакуумной камере, с последующей ионизацией частиц, ускорением в электрическом (магнитном) поле в направлении к покрываемой поверхности и их конденсацией на этой поверхности в присутствии реакционного газа. При этом перевод твердого веществ в металлический пар может осуществляться катодным пятном вакуумной дуги (вакуумно-дуговое испарение, рисунок 1.3 а);

Р"УВ-методами: а-магнетронным распылением; б-вакуумно-дуговым испарением; в-электронно-лучевым испарением; 1-подача напряжения смещения; 2-держатель инструментов; 3-инструмент; 4-вакуумная камера; 5-осаждаемый материал; 6-магнитная система для магне-тронного распыления; 7-вакуумный насос; 8-подача разрядного напряжения; 9-ионный пучок; 10-распыленный материал; 11-реакционный газ; 12-инертный газ; 13-катодное пятно; 14-испаренный материал; 15-подача ускоряющего напряжения; 16-термокатод; 17-тигель; 18-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тихонова Жанна Сергеевна, 2021 год

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. А. с. № 1009609 СССР, МПК В23 В1 / 00. Способ определения режущих свойств твердосплавных инструментов / А. Л. Плотников, Е. В. Дудкин, М. Е. Дудкин; Волгоградский политехнический институт. - 1983, Бюл. №13.

2. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий: учебник / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. - 2-е изд. пе-рераб. и доп. - М.: Наука, 1976. - 280 с.

3. Артамонов, Е. В. Повышение работоспособности сборных режущих инструментов на основе исследования напряженно-деформационного состояния и прочности сменных твердосплавных пластин: автореф. дис. . д-ра техн. наук: 05.03.01 / Е. В. Артамонов. - Томск, 2003. - 34 с.

4. Анализ причин неоднородности режущих свойств твёрдосплавных иструментов с покрытием и пути их улучшения / А.Л. Плотников, А.С. Сергеев, Ж.С. Тихонова, Р.В. Волк // Известия ВолгГТУ. Сер. Прогрессивные технологии в машиностроении. - Волгоград, 2019. - № 1 (224) Январь. - C. 35-37

5. Асинхронный трехфазный двигатель привода главного движения станка как датчик контроля состояния инструмента / С.В. Алёшин [и др.] // Вестник МГТУ «Станкин». 2010. №3. С. 110 - 119.

6. Б.Я.Мокрицкий, А.К.Дзюба Модель и механизмы разрушения твёрдосплавных инструментальных материалов с покрытием. //Металлообработка №2 -2013 с.46-53.

7. Бабич М. М. Неоднородность твердых сплавов по содержанию углерода и ее устранение. - Киев: Наукова думка, 1975. - 174 с.

8. Безъязычный, В. Ф. Взаимосвязь технологических условий обработки с параметрами качества поверхностного слоя, модулем упругости и пределом выносливости детали / В. Ф. Безъязычный // Справочник, инженерный журнал (приложение). - 2003. - № 9. - С. 10-12.

9. Безъязычный, В. Ф. Расчет режимов резания: учеб. пособие / В. Ф. Безъязычный, И. Н. Аверьянов, А. В. Кордюков. - Рыбинск: РГАТА, 2009. - 185 с.

10. Богуславский, В. А. Влияние СОТС на силы резания и шероховатость обработанной поверхности при токарной обработке труднообрабатываемых материалов. В 5 т. Т. 3 / Богуславский В. А., Зантур С., Демин В. И. // сб. науч. тр. XVI междунар. науч.-техн. конф. (19 сентября 2009 г.) / ДонНТУ. - Севастополь, 2009. - С. 102-104.

11. Васильев С. В. ТермоЭДС при резании как характеристика качества твёрдосплавных пластинок//Станки и инструменты.-1976.-№5.-С.27-28

12. Васильев, С.В. ЭДС и температура резания / С. В. Васильев // Станки и инструмент. - 1980. - №10. - с. 20-22.

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

14. Вероятностная природа образования контактных пар при металлообработке и её влияние на надёжность процесса / А.Л. Плотников, А.С. Сергеев, Ж.С. Тихонова, Т.В. Уварова // Вестник машиностроения. - 2018. - № 4. - C. 48-54.

15. Влияние новой смазочно-охлаждающей жидкости на шероховатость обработанной поверхности / М. Г. Серикова [и др.] // Успехи современного естествознания. - 2010. - № 8. - С. 40-41.

16. Грановский, Г. И. Резание металлов: учебник / Г. И. Грановский, В. Г. Грановский. - М.: Высш. шк., 1985. - 304 с.

17. Григорьев А. С. Диагностирование резцов и прогнозирование их остаточной стойкости в реальном времени обработки на основе создания инструментария системы ЧПУ: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.06. М., 2012. 108 с.

18. Григорьев, С. В. Новая технология изготовления твердосплавных режущих пластин для сборного режущего инструмента / С. В. Григорьев // Вестник Московского государственного технологического университета «СТАНКИН». -2009. - № 2. - С. 15-17.

19. Гуляев А. П. Металловедение: Учебник для вузов. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

20. Дачева, А. В. Повышение режущих свойств инструмента путем выбора рационального сочетания параметров твердых сплавов ВРК и наноструктури-

рованных функциональных покрытий: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.07 /

A. В. Дачева. - Москва, 2011. - 26 с.

21. Добровинский И.Р., Медведик Ю.Т., Медведик М.Ю. К вопросу контроля состояния режущей кромки резца виброакустическим методом // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2014. № 3 (31). С. 102 - 116.

22. Жирабок, А. Н. Планирование эксперимента для построения математических моделей / А. Н. Жирабок // Соросовский образовательный журнал. -2001. - № 9. - С. 121-127.

23. Заковоротный В.Л., Ладник И.В. Построение информационной модели динамической системы металлорежущего станка для диагностики процесса обработки // Проблемы машиностроения и надёжности машин.- 1991,-№4 - С.75 -81

24. Залога В.А., Нагорный В.В. Определение стойкости инструмента по уровню звука, сопровождающего процесс резания // Металлообработка. 2013. № 2 (74). С. 14 - 22.

25. Зориктуев В.Ц. Определение текущего износа инструмента при непрерывном резании / В.Ц. Зориктуев, Ш.Г. Исаев // оптимизация процессов резания жаро- и особопрочных материалов: Межвуз. науч. сб. - Уфа, 1985. - 110-115.

26. Зориктуев, В. Ц. Автоматизированный синтез диагностических моделей процесса резания металла / В. Ц. Зориктуев, А. В. Сидоров // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2006. Т 8. -№ 4. - С. 78-82.

27. Зориктуев В.Ц. Устройство для измерения электрической проводимости контакта «инструмент-деталь» в системах управления процессом резания /

B.Ц. Зориктуев, Н.Г. Исаев //Измерительная техника. - 1984. - №4. - 16-17.

28. Интернет магазин техники автоматизации SIEMENS [Электронный ресурс] // http://simatic-market.ru/catalog/Siemens-CA01/10042297/info/

29. Кабалдин, Ю. Г. Синергетика наноструктурирования контактных поверхностей твердосплавного инструмента при резании / Ю. Г. Кабалдин, М. В. Семибратова // Вестник машиностроения. - 2007. - № 3. - С. 50-54.

30. Каталог продукции департамента «Автоматизация и приводы» [Электронный ресурс]// http://www.aqad.ru/index.php?tree=1000000&tree2=9990284&tree3=10007955&tree 4=7500380&tree5=7500306&tree6=9990022

31. Кацев, П. Г. Статистические методы исследования режущего инструмента: учебник / П. Г. Кацев. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1974. - 231 с.

32. Кирсанов С.В., Гончаренко И.М., Бабаев А.С. Влияние «сухого» полирования твердосплавныхобразцов на характеристики износостойкого покрытия // Справочник. Инженерный журнал, 2013. No 4. С. 12-15.

33. Козочкин М.П. Вибродиагностика состояния инструментов при точении металлов // Машиностроитель. 2013. № 1. С. 9 - 19.

34. Корндорф С.Ф., Мельник Е.Е. Термоэлектрический метод диагностики режущего инструмента // Контроль. Диагностика -2003 -№1, -С. 44-46.

35. Косовский, В. Л. Справочник молодого фрезеровщика: справочник / В. Л. Косовский. - 2-е изд. переаб. и доп. - М.: Высш. шк., 1992. - 400 с.

36. Лоладзе, Т. Н. Износ режущего инструмента / Т. Н. Лоладзе. - М. : Машгиз,

1958. - 358 с.

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

38. Лукьянов А.Д. Разработка систем виброакустической диагностики эволюции процесса точения на основе построения авторегрессионных мо-делей: Автореф. дис. ...канд. техн. наук: 05.13.07; 05.03.01 / А.Д. Лукьянов. - Ростов-на-Дону. 1998.-19

39. М.Борн. Атомная физика. Москва, Мир, 1965.

40. Металлообрабатывающий твердосплавный инструмент: Справочник / В. С. Самойлов, Э. Ф. Эйхманс и др. - М.: Машиностроение, 1988. - 368 с.

41. Митькин, Ю.А. Электрофизические характеристики жидких диэлектриков, содержащих примеси: учеб. пособие / Ю. А. Митькин; / Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2002. - 148 с.

42. Назначение скорости резания при обработке сталей твёрдосплавным инструментом с износостойким покрытием на основе предварительного оперативного диагностирования свойств контактных пар / А.Л. Плотников, Ж.С. Тихонова, А.С. Сергеев, Р.В. Волк // Наукоёмкие технологии в машиностроении. -2019. - № 5 (95). - С. 9-12.

43. Новоселов, Ю. А. Современная методология оптимального экспериментирования при изучении процессов резания / Ю. А. Новоселов // Вестник машиностроения. - 2008. - № 5. - С. 70-76.

44. Обеспечение точности и качества токарной обработки в условиях вероятностной природы образования контактных пар «твердосплавный инструмент - стальная заготовка» / А.Л. Плотников, А.С. Сергеев, Ж.С. Тихонова, Т.В. Уварова // Металлообработка. - 2017. - № 5 (101). - С. 29-37.

45. Оборудование для плазменного напыления [Электронный ресурс] : интернет магазин - Режим доступа: https://syrpriz.com/p61918674-oboradovanie-dlya-plazmennogo.html (дата обращения: 17.09.17).

46. Об условиях выбора режима пробного прохода как метода тестирования свойств сменных контактных пар / А.Л. Плотников, А.С. Сергеев, Ж.С. Тихонова, П.Н. Еплов, А.С. Павлов // Известия ВолгГТУ. Сер. Прогрессивные технологии в машиностроении. - Волгоград, 2018. - № 2 (212). - С. 33-36.

47. Оперативная диагностика как средство повышения надёжности функционирования систем ЧПУ / Д.В. Крайнев, Ж.С. Тихонова, А.А. Кожевникова, Д.С. Дубовова // Известия ВолгГТУ. Сер. Прогрессивные технологии в машиностроении. - Волгоград, 2017. - № 12 (207). - С. 18-20

48. Особенности механизма износа твёрдосплавного инструмента с покрытием при обработке сталей / А.Л. Плотников, А.С. Сергеев, Ж.С. Тихонова,

Р.В. Волк // Известия ВолгГТУ. Сер. Прогрессивные технологии в машиностроении. - Волгоград, 2019. - № 1 (224) Январь. - С. 32-34.

49. Палей, С. М. Контроль состояния режущего инструмента по ЭДС резания / С. М. Палей // СТИН. - 1996. - № 10. - С. 21-25.

50. Пат. 2092981 Российская Федерация, МПК - 8 Н 05 Н 1/42, С 23 С 4/00, В 23 К 10/00. Плазмотрон для напыления порошковых материалов / С. В. Тахвананин ; заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество «Технопарк ЛТА». - № 96110637/02.

51. Пат. 2092981 Российская Федерация, МПК - 8 Н 05 Н 1/42, С 23 С 4/00, В 23 К 10/00. Плазмотрон для напыления порошковых материалов / С. В. Тахвананин ; заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество «Технопарк ЛТА». - № 96110637/02 ; заявл. 29.05.1996 ; опубл. 10.10.1997, Бюл. № 25.

52. Пат. 2098234 РФ, МПК В23 В25 / 06. Способ диагностики состояния режущего инструмента / В. А. Гречишников, Л. Г. Хает, В. В. Жохова, Г. П. Ди-денко; Московский государственный технологический университет «СТАНКИН». - 1997.

53. Пат. 2117557 РФ, МПК 7 В23 В25 / 06. Способ измерения величины термоэдс естественной термопары инструмент - деталь / Плотников А. Л.; ВолгГТУ. - 1999.

54. Пат. 2149745 РФ, МПК 7 В23 Q17 / 09. Способ измерения ЭДС резания / Александров В.И., Бородаев А.Г., Глинкин Е.И.; ТГТУ. - 2000.

55. Пат. 2203778 РФ, МПК В23 В25 / 06. Способ контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов / А. Л. Плотников, А. А. Василенко; Волгоградский государственный технический университет. - 2003.

56. Пат. 2205093 РФ, МПК В23 В25 / 06, В 23 Q 17 / 00. Устройство для контроля износа режущих кромок инструмента в процессе резания / В. И. Александров, Е. И. Глинкин, А. В. Егоров, Д. А. Руденко; ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет». - 2003.

57. Пат. 2320457 РФ, МПК В23 В25 / 06, В23 Q17 / 09, В23 Q17 / 22. Способ контроля состояния и положения режущих кромок однолезвийных, сборных многолезвийных и осевых инструментов / А. В. Скворцов, М. С. Уколов; Московский государственный открытый университет. - 2008.

58. Пат. 2325247 РФ, МПК В23 В25 / 06. Устройство прогнозирования на оборудовании с ЧПУ качества обработанных поверхностей детали / В. С. Титов, М. В. Бобырь, Н. А. Милостная; ГОУ ВПО «Курский государственный технический университет». - 2007.

59. Пат. 2399461 РФ, МПК В23 В25 / 06, В 23 Q 17 / 24. Устройство бесконтактного контроля углов заточки и координат вершины инструмента на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) / С. Р. Абульханов, А. Ю. Дмитриев, Н. Л. Казанский, В. А. Сойфер, С. И. Харитонов; Учреждение Российской академии наук «Институт систем обработки изображений РАН (ИСОИ РАН)». - 2010.

60. Пат. 2459010 Российская Федерация, МПК - 8 С 23 С 4/12, Н 05 Н 1/44, В 23 К 10/00. Плазменные устройство и система / В. Е. Белащенко, О. П. Со-лоненко, А. В. Смирнов; заявитель и патентообладатель В. Е. Белащенко, О. П. Солоненко, А. В. Смирнов. - № 2009124486/02 ; заявл. 10.01.2011; опубл. 20.08.2012, Бюл. № 23.

61. Пат. 2462533 Российская Федерация, МПК - 8 С 23 С 4/10, С 23 С 4/12. Способ плазменного напыления износостойких покрытий / В. И. Кузмин, А. А. Михальченко, Е. В. Картаев, Н. А. Руденская, Н. В. Соколова; заявитель и патентообладатель Учреждение Российской академии наук Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича Сибирского отделения РАН (ИТПМ СО РАН). - № 2011116526/02 ; заявл. 26.04.2011; опубл. 27.09.2012, Бюл. № 27.

62. Пат. 2650827 Российская Федерация, МПК G01K13/00, G01K7/02 Устройство для измерения температуры резца естественной термопарой / А.Л. Плотников, М.Г. Кристаль, А.С. Сергеев, Ж.С. Тихонова, Т.В. Уварова; ВолгГТУ. - 2018.

63. Плесков В.Г. Разброс стойкости твёрдосплавного инструмента.// РИТМ Машиностроения. 2018. №4. С. 86 - 92.

64. Плотников А.Л. Автоматизированные способы определения значений параметров процесса токарной и фрезерной обработки на станках с ЧПУ: Монография /Плотников А.Л., Сергеев А.С., Уварова Т.В.- Волгоград; Старый Оскол: Тонкие наукоёмкие технологии (ТНТ), 2017 - 211 с.

65. Плотников, А. Л. Обеспечение надежности работы сборного многолезвийного твердосплавного инструмента на автоматизированном станочном оборудовании / А. Л. Плотников, Е. Г. Крылов //Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2009. - № 3. - С. 40-44.

66. Плотников, А.Л. Особенности использования сигнала ЭДС резания в условиях автоматизированного станочного производства / А.Л. Плотников, А.С. Сергеев, Ж.С. Тихонова // Наукоёмкие технологии в машиностроении. - 2016. - № 6. - С. 21-27.

67. Плотников, А.Л. Повышение надёжности управления шероховатостью обработанной поверхности деталей в САПР ТП токарных и фрезерных операций : монография / Плотников А.Л., Сергеев А.С., Зайцева Н.Г.; науч. ред. А.П. Бабичев ; ВолгГТУ, ЗАО «ОНИКС». - Волгоград ; Ирбит ; Тольятти : ЗАО «ОНИКС», 2015. - 162 с

68. Плотников, А.Л. Управление параметрами процесса лезвийной обработки на станках с ЧПУ : монография / Плотников А.Л.; под ред. А.П. Бабичева; ВолгГТУ. - Тольятти : ЗАО "ОНИКС", 2012. - 231 с

69. Плотников, А. Л. Управление режимами резания на токарных станках с ЧПУ: монография / А. Л. Плотников, А. О. Таубе; ВолгГТУ. - Волгоград: Политехник, 2003. - 184 с.

70. Плотников, А.Л. Использование информативной способности сигнала естественной термопары для обеспечения надёжности автоматизированного определения режимов лезвийной обработки / А.Л. Плотников, А.С. Сергеев, Н.Г. Зайцева // Наукоёмкие технологии в машиностроении. - 2013. - № 5. - С. 35-40.

71. Подураев В.Н. Активный контроль износа инструмента методом акустической эмиссии / В.Н. Подураев, А.А. Базаров, А.В. Сибальченко // Вестник машиностроения. - 1985, - №4. - С. 14-19

72. Промышленный интернет-магазин USELOGIC [Электронный ресурс] // https://uselogic.ru/catalogs/siemens-ca01/artis—kontrol-instrumenta-i-protsessa-obrabotki-43302/description/

73. Пушных В.А., Бибик В.Л. Прогнозирование стойкости режущего инструмента по его теплофизическим свойствам // Инструмент Сибири. - 2000.-№1.

- С.23-25.

74. Рехт Р. Ф. Разрушающий термопластический сдвиг // Труды Американского общества инженеров-механиков. Сер. Е. Прикладная механика. - Т. 31.

- № 2, 1964. - С. 34-39

75. Румшиский, Л. З. Математическая обработка результатов эксперимента: справочник / Л. З. Румшиский. - М.: Наука, 1971. - 192 с.

76. Рыжкин, А. А. Синергетика изнашивания инструментальных материалов (трибоэлектрический аспект) / А. А. Рыжкин. - Ростов н/Д : Издательский центр ДГТУ, 2004. - 323 с.

77. Сергеев, А.С. Method for measuring thermo-EMF of a «tool-workpiece» natural thermocouple in chip forming machining [Электронный ресурс] / А.С. Сергеев, Ж.С. Тихонова, Т.В. Уварова // MATEC Web of Conferences. Vol. 129 : International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE 2017) (Sevastopol, Russia, September 11-15, 2017) / eds.: S. Bratan [et al.] ; Sevastopol State University, National University of Science and Technology «MISIS», Polzunov Altai State Technical University, Inlink Ltd. and International Union of Machine Builders. - [Publisher: EDP Sciences], 2017. - 5 p. -URL:https://www.matecconferences.org/articles/matecconf/pdf/2017/43/matecconf_icm tmte2017_01044.pdf.

78. Сидоров, А. С. Мониторинг и прогнозирование износа режущего инструмента в мехатронных станочных системах: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.13.06 / А. С. Сидоров. - Уфа, 2007. - 17 с

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

80. Соломенцев Ю.М. Способ определения режущих способностей инструментов. А.С. №347629 - Б.И. 1971, №8.

81. Солонин, И. С. Математическая статистика в технологии машиностроения: учебник / И. С. Солонин. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1972. - 216 с.

82. Справочник конструктора-инструментальщика / Под общ. ред. В.А. Гречишникова и С.В. Кирсанова. - М.:Машиностроение, 2006. - 512 с.

83. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 2/ под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4-е изд. - М.: Машиностроение, 1985.496 с.

84. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т.1: справочник / А. М. Дальский [и др.]. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение-1, 2001. -912 с.

85. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 1/ под ред. А.М.Дальского, А.Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова - 5-е изд. исправленное - М.: Машиностроение, 2003. - 912 с.

86. Стали и сплавы. Марочник: справочник / В. Г. Сорокин [и др.]; под ред. В. Г. Сорокина, М. А. Гервасьева. - М.: Интермет инжиниринг, 2001. - 608 с.

87. Старков В.К. Физика и оптимизация режимов резания материалов. М.: Машиностроение, 2009. 640 с.

88. Старков, В. К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве: учебник / В. К. Старков. - М.: Машиностроение, 1989. - 296 с.

89. Суслов, А. Г. Технология машиностроения: учебник / А. Г. Суслов. -2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2007. - 430 с.

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

91. Табаков, В. П. Работоспособность торцовых фрез с многослойными износостойкими покрытиями / В. П. Табаков, М. Ю. Смирнов, А. В. Циркин. -Ульяновск, УлГТУ, 2005. - 152 с.

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

93. Тимофеев В. Ю., Зайцев А. А., Крутов А. В. Модель устройства диагностики металлорежущего инструмента по сигналу термо-эдс // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2009. Т. 5. No 5. С. 42-45.

94. Тихонова, Ж.С. Efficiency improvement for assigning of cutting conditions on the basis of the thermo-EMF signal [Электронный ресурс] / Ж.С. Тихонова, Д.В. Крайнев, Е.М. Фролов // MATEC Web of Conferences. Vol. 224 : International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment 2018 (ICMTME 2018) (Sevastopol, Russia, 10-14 September, 2018) : conference proceedings / ed. by S. Bratan [et al.] ; Sevastopol State University, National University of Science and Technology «MISiS», Polzunov Altai State Technical University, Inlink Ltd., International Union of Machine Builders. - [Publisher: EDP Sciences], 2018. - 4 p. -URL: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2018/83/matecconf_icmtmte2018_01067 .pdf.

95. Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1976. -527 с.

96. Трусов В.В. Активная диагностика состояния режущего инструмента по контактной температуре резания / В.В. Трусов // Расчет режимов на основе общих закономерностей процесса резания: Межвуз. сборник. - Ярославль, 1982. -С. 86-95.

97. Туманов, А. А. Повышение производительности фрезерования изделий из конструкционных углеродистых сталей на основе диагностирования состояния твердосплавных торцевых фрез: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.07 / А. А. Туманов. - Москва, 2012. - 28 с

98. Улановский А.А. [Электронный ресурс]: Использование термоэлектрического эффекта Зеебека для измерения температуры. - Электрон. дан. - «Обнинская термоэлектрическая компания».

99. Физические основы использования величины термоЭ.Д.С. естественной термопары для оперативной оценки свойств контактных пар «быстрорежущий инструмент - стальная заготовка» / А.Л. Плотников, Ж.С. Тихонова, П.Н. Еплов, А.С. Павлов // Известия ВолгГТУ. Сер. Прогрессивные технологии в машиностроении. - Волгоград, 2017. - № 12 (207). - C. 79-83.

100. Фролов, Е. М. Разработка технологических основ оптимизации режимов лезвийной обработки с целью повышения эффективности применения САПР ТП: дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01 / Е. М. Фролов. - Волгоград, 2009. - 147 с.

101. Фролов, Е.М. Адаптация метода управления режимами резания к промышленным условиям / Е.М. Фролов, Э.А. Корзун, Ж.С. Тихонова // Известия ВолгГТУ. Серия "Прогрессивные технологии в машиностроении":межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2018. - № 2 (212). - C. 53-554.

102. Фролов, Е.М. Cyber-Physical Machining Systems Based on Commercial CNC Equipment [Электронный ресурс] / Е.М. Фролов, Д.В. Крайнев, Ж.С. Тихонова // 2018 International Russian Automation Conference (RusAutoCon) (Sochi, Russia, 9-16 September, 2018) / Institute of Electrical and Electronics Engineers, South Ural State University (national research university), IEEE Russia Siberia Section, IEEE Russia Section, South Ural IEEE Chapter. - [Publisher: IEEE Xplore], 2018. - 4 p. -DOI: 10.1109/RUSAUT0C0N.2018.8501684.

103. Центр эффективных производственных решений [Электронный ресурс] // http://cepr.ru/catalog/montronix/adaptivnyy-kontrol/sistema-adaptivnogo-kontrolya-rezhimov-rezeniya/

104. Чигиринский, Ю. Л. Стахостическое моделирование в машиностроении: учеб. пособие / Ю. Л. Чигиринский, Н. В. Чигиринская, Ю. М. Быков; ВолгГТУ. - Волгоград: Политехник, 2002. - 68 с.

105. Щелкунова, М. Е. Диагностика состояния режущего инструмента на основе вероятностных и информационных параметров акустической эмиссии и термоЭДС: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01 / М. Е. Щелкунова. - Комсомольск-на-Амуре, 2000. - 20 с.

106. Юркевич В.В. Универсальный интеллектуальный диагностический комплекс для контроля токарных станков // Контроль. Диагностика. 2011. №9. С. 53 - 57.

107. [Электронный ресурс] : интернет магазин. - Режим доступа: https://russian.alibaba.com/g/vacuum-pvd-sputtering-equipment.html(дата обращения: 22.03.19).

108. «ТЕОРИЯ. ПРАКТИКА. ИННОВАЦИИ» [Электронный ресурс]: электронный международный научнотехнический журнал. - Режим доступа: http://www.tpinauka.ru/2017/07/Melnikov.pdf (дата обращения: 17.09.17.)

109. Abouelatta, O. B. Surface roughness prediction based on cutting parameters and tool vibrations in turning operations / O. B. Abouelatta, J. Madl // Journal of materials processing technology. - 2001/ - Vol. 118. - № 1-3. - P. 269-277.

110. Aliustaoglu, C. Tool wear condition monitoring using a sensor fusion model based on fuzzy inference system / C. Aliustaoglu, H. Metin Ertunc, H. Ocak // Mechanical systems and signal processing. - 2009. - Vol. 23. - № 2. - P. 539-546.

111. CeramTec Rubalit 1898 Alumina [Электронный ресурс]: база данных. -Режим доступа: http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=4a3b569f62d04bd2ac5212 484ff5529a&ckck=1 ограниченный, треб. регистрация. - (дата обращения: 12.06.17).

112. Cutting tool wear monitoring with the use of impedance layers [Nadzor trosenja reznog alata upotrebom otpornih slojeva / Sadilek, M., Kratochvil, J., Petra, J., Cep, R., Zlamal, T., Stancekova, D. // (2014) Tehnicki Vjesnik, 21 (3), pp. 639-644.

113. Cyclostationarity approach for monitoring chatter and tool wear in high speed milling / Lamraoui, M., Thomas, M., El Badaoui, M. // (2014) Mechanical Systems and Signal Processing, 44 (1-2), pp. 177-198.

114. Detection process approach of tool wear in high speed milling / M. Kious [et al.] // Measurement. - 2010. - Vol. 43. - № 10. - P. 1439-1446.

115. Diagnostic analysis of cutting tools using a temperature sensor / Krehel, R., Krchova, D., Kocisko, M. // (2016) Key Engineering Materials, 669, pp. 382-390.

116. Dinakaran, D. An experimental investigation on monitoring of crater wear in turning using ultrasonic technique / D. Dinakaran, S. Sampathkumar, N. Si-vashanmugam // International journal of machine tools and manufacture. - 2009. - Vol. 49. - № 15. - P. 1234-1237.

117. FPGA-based fused smart-sensor for tool-wear area quantitative estimation in CNC machine inserts / M. T. Hernandes [et al.] // Sensors. - 2010. - Vol. 10. - P. 3373-3388.

118. Laser interferometer diagnostics of CNC machine tools / Jozwik, J., Kuric, I., Semotiuk, L. // (2014) Komunikacie, 16 (3A), pp. 169-175.;

119. Liang S. Y., Hecker R. L., Robert G. Machining Process Monitoring and Control: The State-of-the-Art // Landers Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2004. Vol.126. P. 297 - 310.

120. Malekian, M. Tool wear monitoring of micro-milling operations / M. Malekian, S. S. Park, Martin B. G. Jun // Journal of materials processing technology. -2009. - Vol. 209. - № 10. - P. 4903-4914.

121. Pat. 4636780 US. Acoustic monitoring of cutting conditions to detect tool break events / C. E. Thomas, M. Lee, J. F. Bedard, S. R. Hayashi; General electric company. - 1987.

122. Pat. 4558311 US. Method and apparatus for monitoring the tool status in a tool machine with cyclic machine / R. Forsgren, G. Garpendahl, H. Eriksson, B. Wal-lentin; KB Wibra. - 1985

123. Pat. 4694686 US. Method and apparatus for monitoring the tool status in a tool machine with cyclic machine / J. M. Fildes, R. H. Krueger; Borg-Warner Corporation. - 1987.

124. Pat. 4744242 US. Method for monitoring cutting tool wear during a machining operation / D. A. Anderson, W. A. Dias; The Boeing company. - 1988.

125. Pat. 4802095 US. Method for indicating end mill wear / J. Jeppsson; The Boeing company. - 1989

126. Pat. 4918616 US. Tool monitoring system / K. Yoshimura, N. Miyawaki, H. Yamada, H. Nakamura, K. Tshujino, T. Takinami, T. Hirayama, T. Naito, R. Miyake, T. Yamada, T. Iwakiri, K. Otsuka; Omron tateisi electronics company. - 1990.

127. Pat. 6161055 US. Method of determining tool breakage / T. R. Pryor; Laser measurement international incorporated. - 2000.

128. Pat. 6202002 US, B1. Automatic monitoring of tool status / B. Fainstein, E. Tabachnik, M. Zuckerman, I. Rubashkin; Omat Ltd. - 2001.]

129. Pat. 6732056 US, B2. Method and device for monitoring the wear condition of a tool / W. W. Kluft, M. J. Reuber, H. H. Kratz; Prometech GmbH. - 2004.

130. Pat. 7328081 US, B2. Monitoring system and method for the in-process monitoring of machine-tool components / W. W. Kluft; Prometech GmbH. - 2008

131. Process monitoring to assist the workpiece surface quality in machining / D. A. Axinte [et al.] // International journal of machine tools and manufacture. - 2004. -Vol. 44. - № 10. - P. 1091-1108.

132. Ralston, Patricia A. S. Mathematical models used for adaptive control of machine tools / Patricia A. S. Ralston, T. L. Ward // Mathematical and computer modelling. - 1988. - Vol. 11. - P. 1151-1155.

133. Wang, G. Force sensor based online tool wear monitoring using distributed Gaussian ARTMAP network / G. Wang, Z. Guo, Y. Yang // Sensors and actuators A: Physical. - 2013. - Vol. 192. - P. 111-118.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Изготовитель: ОАО "ЗМЗ» Состояние поставки: прокат круглый

ПРОТОКОЛ № 89 испытании при входном контроле материалов (сырья)

Сертификат № 075371Ш Документ: -

Вид испытаний: химико-спектральный (эмиссионный) Контролер: Фоменко А .А. 1. Химический анализ

5

^

0

и

1 5

и

и

11омер Номер Химический состав. %

анализа образца С Мп 8 Р Сг N1 Си Прочие компоненты

1 209944 0,49 0,23 0,70 0,02 0,01 0,24 0,15 0,17

2 210250 0.47 0,25 0,60 0,03 0,01 0,12 0,11 0,18

3 210115 0,45 0,25 0,66 0,04 0.01 0,13 0,14 0,19

Заключение химической лаборатории: в результате поведения хииико-спектрачьного анализа установлено, что качество образцов ЛЬ

209944 ((тт^4.5). 210250 (Спит 45). 210115 (Сталь 45) соответствует ГОСТ ¡050-88.

¿тлсоМ.

инициалы, фамилия

Изготовитель: ОАО "УС» Состояние поставки: прокат круглый

ПРОТОКОЛ № 90 испытаний при и ход и им контроле материалов (сырья)

Сертификат № 15] А Документ:-

Вид испытаний: х им и ко-спе ктралъныи (эмиссионный) Контролер: Фоменко A.A. 1. Химический анализ

—

5=1 О

N

и X 5

w

и

Номер анализа Номер образца Химический состав, %

С Si Мп S Р Cr Ni Си 11рочие компоненты

1 972877 0.37 0.28 0.62 0.02 0.01 0.87 0,03 0,03

2 972898 0.39 0,19 0.60 0.02 0,02 1,03 0,04 0.04

J<

Заключение химической лаборатории: в результате проведения химико-спектрсыьного анализа установлено, что качество образцов Л'« 'ЛШШЗЯаяь 4 0Х) и 972898 (Сталь 40Х) соответствует ГОСТ4543-71.

wu>M

Изготовитель: ОАО 'БMo» Состояние поставки: прокат круглый

ПРОТОКОЛ JVi 91 шмыганий при входном контроле материалов (сырья)

Сертификат № 078756 Документ:-

Вид испытаний; хим ико-с п ектралышй (эм и с сион н ый) Контролер: Фоменко A.A. 1. Химический анализ

—

5=1 О

N

и X 5

м

Номер Номер Химический состав. %

анализа образца С SI Мп S р Cr Ni Си Прочие компоненты

1 953473 0.99 0.26 0.32 0.01 0.02 1.42 0.06 0.06 -

--

СЛ

Заключение химической лаборатории: а результате проведения хшшко-спектрачьного анализаустано&чепо, что качество образца А"п 953473 (Ста%ь,иШ5) соответствует ГОСТ801-78.

viQbüMiiiwJJ-

иСЬ, инициалы, фамилия

20/А,

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

I О рассмотрении результатов

АКТ

рассмотрения результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Тихоновой Жанны Сергеевны

Комиссия в составе:

председатель Пилипенко П. А., начальник отдела новых технологий и производственных мощностей_,

(должность. ФИО)

члены комиссии: Евсеев Ю.Г, начальник отдела механической обработки по опытному производству: Усов В.В., начальник отдела механической обработки по серийному производству:_

(должность. ФИО)

составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы «Рациональное использование твердосплавного инструмента с покрытием при токарной обработке заготовок путем диагностирования его режущих свойств»

(тема диссертации)

представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, рассмотрены на предмет возможности использования в технологической деятельности _АО «ФНПЦ «Титан-Баррикады», г. Волгоград_

Iназвание организации)

при испытаниях и определении режущих способностей твердосплавного инструмента.

Использование результатов диссертационного исследования в виде разработанной методики выборочного контроля режущих свойств твердосплавного инструмента с износостойкими покрытиями позволяет:

- дополнить методику сравнительных испытаний работоспособности твердосплавных инструментов с износостойкими покрытиями различных производителей;

- выполнять сортировку режущих инструментов внутри партии поставки по признаку, имеющему корреляцию с работоспособностью инструмента, с целью повышения надежности технологических процессов механической обработки на автоматизированном оборудовании с ЧПУ.

Результаты исследования могут быть использованы на машиностроительных предприятиях в качестве дополнительной методики сравнительных испытаний работоспособности твердосплавных инструментов с износостойкими покрытиями.

Председатель комиссии: Члены комиссии:

П.А. Пилипенко

(ПОЛ1НСЬ1___ (НО Фамилия!

Ю.Г. Евсеев

(ПОДПИСЬ) л ~ <И.О Фамилия)

ж^/У В.В. Усов

(И.О.Фамилня)