Введение к работе
Диссертационная работа выполнялась в рамках совместного проекта МГТУ «СТАНКИН» и Берлинского технического университета «Повышение прочности режущей керамики в результате целенаправленного воздействия на поверхностный слой материала абразивного инструмента и физического осаждения покрытий» (№ 02-02-04015) и финансировалась Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ) и Немецким научно-исследовательским обществом (DFG).
Актуальность работы
В современном производстве вопросы финишной обработки деталей высокой твердости в основном решаются шлифованием. Характерной особенностью шлифования является его высокая теплонапряженность, вызывающая в поверхностном слое деталей структурные превращения и образование значительных остаточных напряжений. Благодаря совершенствованию инструментальных материалов и увеличению жесткости, виброустойчивости и точности перемещений станков, сегодня появилась реальная возможность заменить шлифование высокотвердых материалов лезвийной обработкой.
Одними из наиболее перспективных инструментальных материалов для обработки материалов с твердостью выше 50 HRC являются различные виды инструментальной минералокерамики - оксидно-карбидная, нитридная и др. Эти материалы имеют низкую стоимость исходного сырья, обладают высокой твердостью и термостойкостью в широком диапазоне температур, а также химической пассивностью по отношению к обрабатываемым материалам. Вместе с тем, широкое применение инструмента, оснащенного пластинами из минералокерамики, сегодня ограничено из-за его низкой надежности, проявляющейся в виде хрупкого разрушения режущей части (скалывания и выкрашивания) в различные периоды работы инструмента. Это является следствием низкой прочности, а также чувствительности минералокерамики к циклическим нагрузками и термическим ударам.
Поэтому исследования, направленные на повышение прочностных свойств минералокерамики с целью повышения ее сопротивления хрупкому разрушению и расширения областей технологического применения, являются актуальными.
Цель работы
Повышение сопротивления инструмента из минералокерамики хрупкому разрушению при точении и фрезеровании закаленных сталей за счёт улучшения качества поверхностного слоя р е ж пластин, обеспечиваздздго е н и е м
і Ґ ЧиГ.їиОТЕКА І
планетарного алмазного шлифования с последующим нанесением вакуумно-плазменных покрытий.
Научная новизна работы
установлены функциональные зависимости глубины дефектного слоя и шероховатости поверхности от условий процесса планетарного алмазного шлифования пластин из оксидно-карбидной и нитридной минералоке-рамики;
разработаны и научно обоснованы принципы конструирования и нанесения вакуумно-плазменных покрьпий на пластины из оксидно-карбидной и нитридной минералокерамики, обеспечивающие повышение сопротивления хрупкому разрушению при обработке закаленных сталей.
Практическая ценность
получены расчетные формулы для определения глубины дефектного слоя, формируемого при планетарном алмазном шлифовании пластин из оксидно-карбидной и нитридной минералокерамики, в зависимости от режимов шлифования;
предложена конструкция и составы вакуумно-плазменных покрьпий для пластин из оксидно-карбидной и нитридной минералокерамики, предназначенных для точения и торцевого фрезерования закаленных сталей;
получены расчетные формулы для определения стойкости пластин из оксидно-карбидной и нитридной минералокерамики после поверхностной обработки, включающей планетарное алмазное шлифование и нанесение вакуумно-плазменных покрытий, при точении и торцевом фрезеровании закаленных сталей в широком диапазоне режимов резания.
Общая методика исследований
Задачи, поставленные в работе, решались методами аналитических, численных и экспериментальных исследований. В работе использованы научные основы технологии машиностроения, теории резания материалов и механики разрушения материалов, а также современные методики и оборудование для исследования свойств поверхностных слоев материалов и тонких покрьпий.
Апробация работы
Результаты работы были доложены на заседаниях кафедры Высокоэффективные технологии обработки МГТУ «СТАНКИН» и семинаре в Берлинском техническом университете, на Международных научно-технических конференциях «Взаимодействие ионов с поверхностью - 2003» в Звенигороде, «Ресурсосбере-2
гающие технологии в машиностроении - 2003» и «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды - 2004» в Бийске, «Производство. Технология. Экология - 2003 и 2004» в Москве, а также были удостоены серебряной медали третьего Московского международного салона инноваций и инвестиций 2003 года.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка использованной литературы.
