Введение к работе
Актуальность работы. В современном мелаллообрабатываюшем производстве все большее применение находит сложное автоматизированное станочное оборудование, управляемое от ЭВМ. Эффективное использование такого оборудования возможно только при достаточной надежности его функционирования. Среди причин отказов станочного оборудования одной пз главных являмгся отказы режущего инструмента, которые являются наиболее слабым звеном технологической системы СПИД. Поэтому повышение надежности режущего инструмента и технологической системы в целом, является актуальной научно-технической проблемой, направленной на повышение эффективности автоматизированного механообрабагьгоающего производства.
Наиболее эффективным путем повышения надежности инструмента из быстрорежущей стали является нанесение на его рабочие поверхности износостойких покрытий и комбинированная понко-плазменная обработка. Однако до настоящего времени не решены вопросы повышения надежности быстрорежущего инструмента нанесением износостойких покрытий, комбинированной ионно-длазмешюй обработкой из-за сравнительно низкой долговечности покрытий и несовершенства технологии комбинированной ионно-плазменвой обработки. В частности, ранее не рассматривали вопросы формирования износостойких комплексов на рабочих поверхностях инструмента го быстрорежущей стали методами комбинированной понно-плазменной обработки при ведении этого процесса с оптимальными параметрами понно-плазменной среды и расположением инструмента в контролируемой зоне с оптимальными значениями температуры. Поэтому более ранние исследования в области технологии комбинированной ионно-плазменной обработки инструмента из быстрорежущей стали не давали возможности воспроизведения этой технологии для широкой гаммы инструмента из быстрорежущей стали.
В связи с изложенным установление закономерностей функциональных связей между технологическими параметрами процесса формирования износостойкого комплекса со структурно-фазовым составом диффузионного термостабильного слоя и изнашиванием инструмента из быстрорежущей стали является актуальной научно-технической проблемой.
— 4 —
Работа выполнена в соответствии с планом научно-технических работ МГТУ "Станкин", программой ГКНТП РФ "Технологии, машины и производства будущего, "(проект 06.01.05) и международным проектом "Kombinirte Ionenstrahl-und Beschichmngstechnologie", выполняемом МГТУ "Стаякин" и IFQ Магдебург-ского университета (ФРГ).
Цель работы. Целью данной работы является повышение надежности инструмента из быстрорежущей стали путем комбинированной обработки на основе оптимизации технологических параметров ионно-плазменной среды при формировании износостойкого комплекса и оптимизации условий эксплуатации инструмента с комбинированной обработкой.
Методика исследования. Указанное относится к исследованиям температурного поля в плазме несамостоятельного газового разряда; азотпрование по выбранным режимам; математические модели по оптимизации процесса азотирования; разработки математических моделей резания (на примерах точения и сверления) днетрументом с комбинированной ионно-плазменной обработкой.
Комплекс экспериментальных исследований проводился в лабораторных и производственных условиях с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры.
Статистическая обработка, полученных результатов исследований, проводилась с использованием ПЭВМ тиля ШМ PC.
При проведении процедуры оптимизации азотирования в плазме несамостоятельного газового разряда и условий резания инструментом с комбинированной ионно-плазменной обработкой, использовался аппарат технических и программных средств ПЭВМ типа ШМ PC.
Научная новизна работы заключается в:
- взаимосвязях параметров ионно-плазменной среды с 'характеристиками резания, надежностью И эффективностью инструмента;
— 5 —
математических моделях процесса формирования износостойкого комплекса в плазме несамостоятельного газового разряда инструмента из быстрорежущей стали;
математических моделях точения и сверления инструментом с износостойким комплексом.
Практическая ценность работы заключается в:
технологии комбинированной ионно-плазменной обработки для пластин и спиральных сверл из быстрорежущей стали нормальной производительности;
установленной области и условиях рационального использования инструмента из быстрорежущей стали как с износостойким комплексом, так и азотированного в плазме несамостоятельного газового разряда.
Реализация работы. Разработанная технология формирования азотированного слоя и износостойкого комплекса использовали при производстве быстрорежущего инструмента на АОЗТ НГПС'Внртус" и IFQ Университета ФРГ г. Магдебург.
Методические разработки диссертации используются кафедрой "Технология формообразующей обработки" в курсах "Интенсификация резания", "Математическое моделирование технологических процессов", а также при выполнении дипломных и магистровских работ.
Принятые сокращения: РИ- режущий инструмент; ИК- износостойкий комплекс; КИЛО- комбинированная ионно-плазменная обработка; ИП- износостойкое покрытие; АП- адгезионный подслой; ДТС- диффузионный термостабильный слой; ИГР- несамостоятельный газовый разряд.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на заседании кафедры ^1 Резание материалов " МГТУ " СТАНКИН "(г. Москва 1994 г.), научно-техническом семинаре "Повышение эффективности машиностроительного производства" (г. Москва 1994 г.), международном семинаре "Интерпартнер" в г. Алушта (1996,1997г.г.).
Публикации. По результатам работы опубликованы две научные статьи.
— 6 —
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 265 страницах машинописного текста, содержит SO рисунков, 23 таблицы, список литературы из 76 наименований, приложения приведены на 10 страницах. Обший объем работы 275 страниц.