Содержание к диссертации
стр.
Введение к работе
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ.
ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ. 8
1.1. Условия работы и особенности геометрии спиральных
сверл малого диаметра 8
1.2. Материалы, применяемые для изготовления сверл малого
14
диаметра
1.3. Повышение работоспособности сверл малого диаметра за
счет химико-термической обработки
1.4. Ионное азотирование инструмента из быстрорежущей
стали 19
1.5. Методы повышения надежности инструмента из быстрорежущей стали путем нанесения износостойких покрытий и комбинированной ионно-плазменной поверхностной обработки. 24
1.6. Анализ данных литературного обзора. Постановка цели
и задач исследований 35
2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 38
2.1. Методика определения режущих свойств инстру
мента .>.... 38
Обрабатываемые материалы 38
Станки и приспособления 39
Режущий инструмент 42
2.1.4. Методика стойкостных испытании
2.2. Методика вакуумно-плазменной поверхностной обра-
44
ботки инструмента
2.3. Методика металлографических и металлофизических
49
исследовании
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ
ФОРМИРО-ВАНИЯ И СВОЙСТВ ИЗНОСОСТОЙКОГО
СЛОЯ ПРИ ОБРА-БОТКЕ ИНСТРУМЕНТА В ПЛАЗМЕ
ВАКУУМНО-ДУГОВОГО РАЗРЯДА 56
3.1. Физические принципы и особенности
двухступенчатого вакуумно-дугового разряда 56
3.2. Формирование азотированного слоя при обработке
инструмента в плазме двухступенчатого вакуумно-дугового
разряда 58
Исследование влияния состава азотосодержащей атмосферы на структуру азотированного слоя быстрорежущей стали 60
Исследование влияния технологических режимов на микротвердость и глубину азотированного слоя быстрорежущей
стали 70
3.3. Оптимизация процесса комбинированной вакуумно-
плазменной обработки быстрорежущего
инструмента 72
4 . ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ИЗНАШИВАНИЯ
СВЕРЛ МАЛОГО ДИАМЕТРА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ
С ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКОЙ 85
Износ сверла и критерий его затупления
Назначение режимов резания для сверл малого диаметра из быстрорежущей стали
4.3. Исследования кинетики изнашивания сверл малого
диаметра р7
5. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ БЫСТРО
РЕЖУЩИМ ИНСТРУМЕНТОМ С ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОИ
ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКОЙ И ОЦЕНКА ЕГО
ЭФФЕКТИВНОСТИ 113
Критерии эффективности процесса резания инструментом с вакуумно-плазменной обработкой 113
Выбор вида математической модели для описания процесса резания 114
5.3 Построение математической модели процесса
сверления отверстий малого диаметра 117
Определение оптимального режима эксплуатации инструмента с вакуумно-плазменной обработкой 119
Эффективность, достигаемая в результате применения инструмента с вакуумно-плазменной поверхностной обработкой 122
6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ :. 124
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 126
5 ВВЕДЕНИЕ
Диссертационная работа выполнялась в рамках приоритетного направления развития науки и техники Федерального уровня «Лазерные и электронно-ионно-плазменные технологии».
Высокие темпы развития машиностроения, широкое внедрение
автоматических линий, станков с числовым программным управлением и
гибких производственных систем выдвигают задачу наиболее полного
обеспечения современного оборудования надежным и
высокопроизводительным инструментом. Особое внимание следует уделять операциям обработки, которые требуют больших затрат времени, режущего инструмента, специальных приспособлений. В машиностроении одной из таких операций является операция сверления отверстий малого диаметра (менее 3 мм).
Несмотря на возрастающее с каждым годом потребление инструмента из твердых сплавов, режущей керамики и сверхтвердых материалов, объем быстрорежущих сталей, использующихся при изготовлении сверл малого диаметра, уменьшается несущественно. Это связано с тем, что такие сверла изготавливаются путем вышлифовывания из прутка, а наиболее подходящим материалом для этого является быстрорежущая сталь, обладающая повышенной прочностью, вязкостью и технологической пластичностью.
Однако, при изготовлении сверл малого диаметра из широко применяемой стали Р6М5 их твердость и теплостойкость оказываются пониженными по сравнению со сверлами диаметром более 3 мм. Это связано с многократными операциями холодной пластической деформации и промежуточными отжигами, которым подвергается инструмент в процессе изготовления. Именно поэтому сверла малого диаметра зачастую показывают пониженную стойкость. Наиболее перспективным и современным способом повышения стойкости инструмента такого типа является ионно-плазменная
обработка, включающая азотирование и нанесение покрытий, которая с успехом уже применяется для инструмента большего размера.
Применение такой обработки для сверл малого диаметра до настоящего времени не практиковалось. Для этого требуется выполнение комплекса исследований по изучению влияния технологических факторов вакуумно-плазменной обработки на структуру поверхностного слоя, характер изнашивания и стойкость инструмента.
В связи с этим работа, посвященная проблеме повышения стойкости сверл малого диаметра из быстрорежущей стали за счет вакуумно-плазменной обработки, является весьма актуальной.
Основная данной цель работы заключается в повышении стойкости сверл малого диаметра из быстрорежущей стали за счет выбора рациональных режимов вакуумно-плазменной поверхностной обработки, включающей процессы ионного азотирования и нанесения износостойкого покрытия.
Научная новизна работы заключается:
- в математических зависимостях, учитывающих влияние факторов
времени, температуры, состава газовой среды при азотировании,
времени последующего процесса осаждения покрытия на износ
сверл малого диаметра из быстрорежущей стали.
Практическая ценность работы состоит:
в рекомендациях по выбору режимов вакуумно-плазменной обработки инструмента, обеспечивающих минимальную интенсивность изнашивания сверл малого диаметра из быстрорежущей стали;
в рекомендациях по назначению режимов эксплуатации сверл малого диаметра из быстрорежущей стали с вакуумно-плазменной обработкой, обеспечивающих максимальную производительность инструмента.
7 Апробация работы
Результаты работы были доложены на заседаниях кафедры Высокоэффективные технологии обработки ГОУ МГТУ «СТАНКИН» и 3 научно-технических конференциях.
Производственное внедрение результатов работы осуществлено в рамках контрактов на поставку технологии и оборудования для комбинированной ионно-плазменной обработки, заключенных МГТУ «СТАНКИН» с инструментальным производством ОАО «АВТОВАЗ» (2003г.), а также в ряде совместных исследований с Технологическим университетом г. Гуанчжоу, (Китай) и фирмой Strong Metal Technology (Китай).
Результаты работы были представлены на четвертом Московском Международном салоне инноваций и инвестиций (2004 г.) и были удостоены золотой медали.
По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Автор выражает благодарность научному руководителю работы зав. кафедрой «Высокоэффективные технологии обработки» профессору, д.т.н. С.Н. Григорьеву, а также коллективу ЦФТИ, преподавателям и сотрудникам кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» за помощь, оказанную при выполнении работы.
Похожие диссертации на Повышение стойкости сверл малого диаметра из быстрорежущей стали за счет выбора рациональных режимов вакуумно-плазменной обработки
