CC BY
20
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
РАЗРАБОТКА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МНОГОСЛОЙНЫХ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ КОНЦЕВЫХ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ФРЕЗ Верещака А.А.1, Оганян М.Г.2, Садов И.П.3, Шнягин В.А.4 Email: [email protected]
'Верещака Алексей Анатольевич - кандидат технических наук; 2ОганянМаксимГайкович - аспирант; 3Садов Илья Павлович - магистрант;
4Шнягин Виталий Алексеевич - магистрант, кафедра технологии машиностроения, Московский государственный технологический университет «Станкин»,
г. Москва
Аннотация: в работе рассмотрена проблема повышения работоспособности концевых фрез из твердых сплавов на основе модификации физико-механических свойств инструмента путем формирования на его рабочих поверхностях наноструктурированных многослойно-композиционных покрытий при использовании фильтруемого катодно-вакуумно-дугового осаждения. Применялась методика осаждения трехкомпонентных многослойно-композиционных покрытий с нано-размерной зерновой структурой и толщинами субслоев на рабочие поверхности концевых фрез. Приведены результаты производственных испытаний концевых фрез с разработанными покрытиями для условий черновой и чистовой обработки. Ключевые слова: карбидные торцевые фрезы, наноструктурированные многослойные композиционные покрытия, износостойкость, эффективность.
DEVELOPMENT OF NANOSTRUCTURED MULTI-LAYER MODIFIED COATINGS FOR CARBIDE END MILLS Vereschaka A.A1, Oganyan M.G.2, Sadov I.P.3, Shnyagin V.A.4
'Vereschaka Alexey Anatolyevich - PhD in Technical Sciences; 2Oganyan Maxim Gaikovich - Post-Graduate Student; 3Sadov Ilya Pavlovich — Undergraduate;
4Shnyagin Vitaly Alekseevich — Undergraduate, DEPARTMENT OF ENGINEERING TECHNOLOGY, MOSCOW STATE TECHNOLOGICAL UNIVERSITY STANKIN, MOSCOW
Abstract: the paper considers the problem of increasing the serviceability of end milling cutters made from hard alloys on the basis of modification of the physical and mechanical properties of the tool by forming nanostructured multilayered composite coatings on its working surfaces using filtered cathodic-vacuum-arc deposition. The technique of deposition of three-component multilayered composite coatings with a nano-dimensional grain structure and thicknesses of sublayers on the working surfaces of end mills was applied. Results of production tests of end mills with developed coatings for roughing and finishing conditions are given.
Keywords: carbide end mills, nano-structured multi-layered composite coatings, wear resistance, efficiency.
УДК 67.05
Введение
Фрезерование концевыми фрезами относится к процессам прерывистого резания, при которых режущие зубья инструмента совершают циклический контакт с обрабатываемым материалом заготовки и последующий холостой ход.
Механизм изнашивания зубьев инструмента в значительной степени определяется циклическим изменением термомеханических напряжений, способствующих формированию фронта усталостных микротрещин, резко интенсифицирующих изнашивание. Причём указанный механизм более характерен для твердосплавного инструмента в сравнении с
быстрорежущим инструментом, материал которого более устойчив относительно усталостного разрушения с первоначальным формированием усталостных трещин [1, 2].
Стойкость инструмента при прерывистом резании существенно зависит от продолжительности холостого и рабочего ходов его зуба, так как температура прогрева (рабочий ход) и охлаждения (холостой ход) являются причиной формирования напряжений (растягивающих и сжимающих). Причём, с увеличением времени рабочего цикла зуба резко возрастает его нагрев и, соответственно, формируются критические растягивающие напряжения, а с увеличением времени холостого хода увеличивается время остывания зуба, формируются напряжения противоположного знака - сжимающие [3-4].
Методика и результаты исследований
Испытания твердосплавных фрез проводились при черновой обработке заготовки из стали 30ХГСА (ШС 20...22).
Исследование проводили на вертикально-фрезерном станке модели 6Т12. Для получения необходимой информации о составляющих сил резания использовали универсальный тензометрический динамометр УДМ-600, оснащённый интерфейсом и компьютерной программой для обработки полученных экспериментальных данных.
При обработке принимались одинаковыми для всех фрез глубина фрезерования 1 =1,5 мм, ширина фрезерования В=5 мм, подача на зуб фрезы 8 =0,115 мм.
Для черновой обработки стали 30ХГСА фрезы испытывались для двух режимов резания - с высокой (195 или 240 м/мин) и средней скоростью резания (140 м/мин). Микрофотографии, иллюстрирующие характер и величину износа зубьев фрезы при различных скоростях резания для покрытий ТьТГЫ-СЛА!) N и Т1-Т1№(Т1СгА1^ приведены на рисунке 1.
Рис. 1. Характер износа фрез для различных режимов резания. 1 - Ti-TiN-(TiAl)N v = 140 m/min.; 2 - Ti-TiN-(TiAl)N v = 240 m/min.; 3 - Ti-TiN-(TiCrAl)N v = 140 m/min.;
4 - Ti-TiN-(TiCrAl)N v = 195 m/min.
Характер и интенсивность износа оценивались по результатам измерения сил резания при фрезеровании. На рисунке 2 приведен график изменения силы резания (в направлении, перпендикулярно направлению подачи инструмента) в процессе обработки по мере нарастающего износа для фрез, обеспечивающих объем снятого материала не менее 500 см3. В процессе обработки по мере износа фрезы сила резания увеличивается. Начальная сила резания (для новой фрезы) при обработке на скорости резания 140 м/мин больше, чем при обработке на скорости 195 м/мин. Таким образом, с точки зрения усилий резания повышение скорости резания предпочтительно. Однако в этом случае повышение температуры вызывает увеличение износа. Это объясняет увеличение стойкости фрезы с покрытием ^-^^^Д^г^ при увеличении скорости резания. Данное покрытие хорошо переносит высокие температуры, однако, повышенные силы резания при обработке на скорости резания 140 м/мин приводят к его быстрому разрушению. Для данного покрытия целесообразно выбирать рациональную скорость резания (исходя из стойкости фрезы 70 минут), которая будет лежать в диапазоне от 140 до 195 м/мин.
1400 1200 1000 800
600
400
200
"-1
3 \ 2 -^у
\ ■ о/'
200 400 600 800
\'о1шпе о!'гето\'ес1 ша1епа1. вт3
1000
Рис. 2. Изменение силы резания в процессе обработки 1 - Т1-Ш-(ТА1) N У=140, 2 - Т1-Ш-(Т1СгАЩ У=195, 3 - Т1-Ш-(ТШ2г}М У=195, 4 - Т1-Ш-(Т1СгАЩ
У=140
Для фрез с покрытиями Ti-TiN-(Ti,Al)N и ТьТК-(ТЮгА1)К рекомендуется обработка на скорости резания ~ 180 м/мин, что обеспечит стойкость около 60-70 минут при незначительном снижении производительности обработки.
Анализ кривых износа показывает, что наибольшей стабильностью в процессе износа характеризуется покрытие Ti-TiN-(TiCrAl) N (скорость резания 140 м/мин). Для него наблюдается плавный рост усилий резания без резких изломов на кривой (см. рисунок 2). Плавный рост наблюдается в процессе обработки 700 см3, а затем регистрируется скачкообразное снижение силы резания, связанное с поломкой зуба фрезы (для фрезы с покрытием Ti-TiN-(Ti,Al)N плавный рост наблюдается только до 200 см3).
Заключение
Используя разработанную ранее методику получения трехкомпонентных многослойно-композиционных покрытий с нано-размерной зерновой структурой и толщинами субслоев, позволяющая существенно повысить работоспособность твердосплавных концевых фрез, были получены покрытия для цельнотвердосплавных концевых фрез, для чернового и чистового фрезерования.
По результатам проведенных испытанийтдля черновой обработки деталей лучший результат показал инструмент с покрытием Ti-TiN-(Ti,Cr)N (диапазон рекомендуемой скорости резания находится в пределах от 140 до 180 м/мин);
Список литературы / References
1. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. 336 с.
2. Табаков В.П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента. М.: Машиностроение, 2008. 311 с.
3. Полетика М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструментов. М.: Машгиз, 1962. 150 с.
4. Кирюшин Д.Е. Напряжённо-деформированное состояние при высокоскоростной обработке титановых сплавов / Д.Е. Кирюшин, Т.Г. Насад // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. / СГТУ. Саратов, 2006. С. 101-105.
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ЗАМЕНЕ МАЛОЗАГРУЖЕННЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Паноев А.Т.1, Paхматов Б.Б.2 Email: [email protected]
'Панове Абдулло Тиллоевич - докторант; 2Рахматов Бекзод Бешимович — магистрант, кафедра электротехники, Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, Республика Узбекистан
Аннотация: в данной статье изложен метод использования асинхронного электродвигателя в целях энергосбержения электроэнергии. Текстильные предприятия являются наиболее распространенными предприятиями. В Бухарской области действуют более 80-90 текстильных предприятий. Анализ потенциала энергосбережения в текстильной промышленности показывает, что существенную экономию электрической энергии можно получить при повышении эффективности работы асинхронного электродвигателя. Разработка энергосберегающих режимов электроустановок текстильной промышленности с применением более современного регулируемого асинхронного электродвигателя. Ключевые слова: коэффициент мощности асинхронного двигателя, активная, реактивная, полная мощность, нагрузка коэффициента мощности, зависимость мощности к двум полярным генераторам.
ENERGY EFFICIENCY ENERGY EFFICIENCY IN REPLACEMENT OF SMALL-LOADED ASYNCHRONOUS MOTORS TEXTILE INDUSTRY Panoyev A.T.1, Rachmatov B-В.2
'Panoyev Abdullo Tilloevich - Post-Doctorate; 2Rachmatov Bekzod Beshimovich - Graduate student, DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING, BUKHARA'S ENGINEERING-TECHNOLOGICAL INSTITUTE BUKHARA, BUKHARA, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: the principles of taining economical ways of power icesing process of azyunchronized power engines are given in this article. the Textile enterprises is the most widespread enterprises of Bukhara area in which operates more than 80-90 textile enterprises. The potential analysis energy efficiency in the textile industry shows, that the essential economy of electric energy can be received at increase of an overall performance of the electric drive. Working out energy efficiency modes of electroinstallations of the textile industry with application of more modern adjustable electric drive. Кеуwords: power coefficient of asynchronized engines, active, reagent and full powers, dependence of asynchronized engines on particles and power alco even numbered, ways af raising power coefficient.
УДК 621.311
