методичка Зубкова (Рк инструментальные материалы), страница 5

Алмазоподобные Diamond-Like Coating (DLC) [15] покрытия аморфного типа состоят из атомов углерода,как с алмазными, так и с графитоподобными связями. Алмазоподобные покрытия,наносимые методами физического осаждения из газовой фазы (PVD) и химическогоосаждения из газовой фазы активированные плазмой (PACVD) имеют толщину 1...30 мкм(обычно около 5 мкм) и характеризуются высокой твердостью и рекордно низкимкоэффициентом трения. Поскольку процесс нанесения таких покрытий проводится притемпературах не выше 3000С они используются также для повышения стойкостибыстрорежущего инструмента. Наибольший эффект от алмазоподобных покрытийдостигается при обработке медных, алюминиевых, титановых сплавов, неметаллическихматериалов и высокоабразивных материалов [13].СТМ на основе поликристаллического кубического нитрида бора (ПКНБ в Россиии PCBN за границей), незначительно уступая алмазу по твердости, отличаются высокойтеплостойкостью, стойкостью к циклическому воздействию высоких температур и, чтоособенно важно, более слабым химическим взаимодействием с железом, поэтомунаибольшая эффективность применения инструментов на основе BN имеет место приобработке чугунов и сталей, в том числе высокотвердых [8].За рубежом по ISO 513 подразделение марок PCBN ведется по содержанию вматериале кубического нитрида бора: с высоким (70...95%) содержанием BN (индекс "H")и относительно небольшим количеством связки, и с низким (40...70%) содержанием BN(индекс "L") [4].

Для низкосодержащих марок PCBN используется керамическая связкаTiCN.Марки с высоким содержанием BN рекомендуются для высокоскоростнойобработки чугуна всех типов, в том числе закаленных и отбеленных, а также точенияжаропрочных никелевых сплавов. PCBN с низким содержанием BN, обладают большей10.7463/0513.056943294прочностью и используются в основном для обработки закаленных сталей, в том числепри прерывистой обработке [4,10]. Фирмой Sumitomo Electric также выпускаютсяпластины PCBN с керамическим покрытием (тип BNC), имеющие повышенную стойкостьпривысокоскоростнойобработкесталейиобеспечивающиевысокоекачествообработанной поверхности.Помимо однородных по структуре, ПКНБ выпускаются в виде двухслойныхпластин с твердосплавной основой (аналогично ПКА).

Композиционные ПКНБ получаютспеканием смеси порошков синтетического алмаза и кубического или вюрцитногонитрида бора. В зарубежных странах материалы на основе вюрцитного нитрида бораширокого применения не имеют [8].Назначение СТМ на основе кубического нитрида бора [7]:Композит 01 (Эльбор Р), Композит 02 (Бельбор Р) - тонкое и чистовое точение безудара и торцовое фрезерование закалённых сталей и чугунов любой твёрдости, твёрдыхсплавов с содержанием связки более 15%.Композит 03 (Исмит) - чистовая и получистовая обработка закалённых сталей ичугунов любой твёрдости.Композит 05, композит 05ИТ, композит КП3 - предварительное и окончательноеточение без удара закалённых сталей до 55HRC и серого чугуна твердостью 160...600HB,глубина резания до 0,2...2 мм, торцовое фрезерование чугуна.Композит 06 - чистовое точение закалённых сталей до 63HRC.Композит 10 (Гексанит Р), композит КП3 - предварительное и окончательноеточение с ударом и без удара, торцовое фрезерование сталей и чугунов любой твёрдости,твёрдых сплавов с содержанием связки более 15% , прерывистое точение, обработканаплавленных деталей.

Глубина резания 0,05...0,7 мм.Томал 10, Композит 10Д - черновое, получерновое и чистовое точение ифрезерование чугунов любой твёрдости, точение и растачивание сталей и сплавов наоснове меди, резание по литейной корке.Композит 11 (Kиборит) -предварительное и окончательное точение, в том числе сударом, закалённых сталей и чугунов любой твёрдости, износостойких плазменныхнаплавок, торцовое фрезерование закалённых сталей и чугунов.К сожалению, некоторые из вышеуказанных марок отечественных ПКНБ можноприобрести только из старых запасов, поскольку их изготовление прекратилось.За рубежом лезвийные инструменты на основе PCBN выпускают фирмы ElementSix, Diamond Innovations, Sumitomo Electric Industries, Toshiba Tungalloy, Kyocera, NTKhttp://technomag.bmstu.ru/doc/569432.html95Cutting Tools, CeramTec, Kennametal, SecoTools, Mitsubishi Carbide, Sandvik Coromant,ИСМ (Украина), Widia, Ssangyong Materials Corporation и др.В целом, основная область эффективного применения лезвийного режущегоинструмента из СТМ – автоматизированное производство на базе станков с ЧПУ,многоцелевых станков, автоматических линий, специальных скоростных станков.

В связис повышенной чувствительностью инструментов из СТМ к вибрациям и ударнымнагрузкам, к станкам предъявляются повышенные требования в отношении точности,виброустойчивости и жесткости технологической системы. Применение инструмента изСТМ позволяет увеличить производительность обработки в несколько раз по сравнениюс твердосплавным инструментом, при этомулучшается качество обработанныхповерхностей и исключается необходимость последующей абразивной обработки.

Выбороптимальнойскоростирезанияопределяетсявеличинойснимаемогоприпуска,возможностями оборудования, подачей, наличием ударных нагрузок в процессе резанияи многими другими факторами.ЗаключениеЗапоследниедесятилетияобъемразличныхтиповинструментальныхматериалов для лезвийного инструмента, потребляемых металообрабатывающимипроизводствами технологически развитых стран, сильно изменился. Практически неиспользуютсядлялезвийногоинструментауглеродистыеилегированныеинструментальные стали. Заметно снизилось потребление быстрорежущих сталей с65...70% до 35...40%, в то время как, объёмы использованиятвёрдых сплавовувеличились с 30 до 55%, а режущей керамики и сверхтвёрдых инструментальныхматериалов с 1% до 10% [2].Из быстрорежущих сталей наилучшие показатели как по прочности, так и поизносостойкостиимеютматериалы,изготовленныеметодамипорошковойметаллургии, которые также позволяют сформировать заготовку, максимальноблизкую по форме к окончательной форме режущего инструмента.Существенно увеличивается доля использования относительно недорогихкерметов (безвольфрамовых твердых сплавов), которые в ряде случаев не уступают, аиногдаипревосходятпоэксплуатационнымхарактеристикамтрадиционныевольфрамсодержащие твердые сплавы.

В Японии доля использования керметовдоходит до 40% от объема твердосплавного инструмента. Несомненно следуетожидатьсущественногоростаиспользованиякерметовивроссийскойпромышленности.10.7463/0513.056943296Появился принципиально новый тип ультрамелкозернистых твердых сплавов суникальной изгибной прочностью, соизмеримой с прочностью быстрорежущихсталей.Выпуск заготовок таких твердых сплавов в виде стержней различногодиаметра приводит к тенденции изготовления необходимого концевого инструментанепосредственно на самих предприятиях при использовании многокоординатныхшлифовальных станков с ЧПУ.Изрежущихкерамикнаиболее перспективнымиявляютсякерамики,упрочненные нитевидными кристаллами нитрида кремния и сиалоны.Из сверхтвердых материалов следует отметить появление поликристаллическихалмазных лезвийных инструментов нового типа, изготавливаемых по технологиихимического парофазного осаждения (CVD-diamond).

В ближайшее время следуетожидать появления на рынке инструмента из монокристаллического алмаза,полученного по аналогичной технологии, что позволит в несколько раз снизить ценына монокристаллический лезвийный инструмент по сравнению с инструментом наоснове природных алмазов и алмазами, получаемыми по традиционным технологиямсинтеза.С сожалением приходится констатировать, что отечественная инструментальнаяпромышленность утеряла лидирующее положение в области создания новыхинструментальных материалов.

Помимо этого, многие марки инструментальныхматериалов, положительно зарекомендовавшие себя в практическом использовании, внастоящеевремявыпускатьсяперестали.Особенноэтозаметновобластипроизводства режущей керамики и схверхтвердых инструментальных материалов.В данной статье не рассматривались износостойкие покрытия на лезвийноминструменте,существеннопроизводительностьобработки,повышающиеоднако,стойкостьсозданиеновыхинструментатиповилипокрытийирасширение их использования является однозначной мировой тенденцией улучшениясвойств режущего лезвийного инструмента.Список литературы1. Григорьев С.Н., Табаков В.П., Волосова М.А. Технологические методы повышенияизносостойкости контактных площадок режущего инструмента – Старый Оскол:ТНТ, 2011.– 378 с.2.

Верещака А.С. Кушнер В.С. Резание материалов: М.: Высшая. школа, 2009. –535 с.3. Расчет режимов резания / Безъязычный В.Ф., Аверьянов И.Н., Кордюков А.В. и др.:Учебно-методическое пособие. – М.: Машиностроение, 2010. – 270 с.http://technomag.bmstu.ru/doc/569432.html974. Klocke F./ Manufacturing Processes 1: Cutting – Berlin: Springer-Verlag, 2011. – 504 p.5. Инструменты из сверхтвердых материалов / Под ред. Н.В. Новикова. – М:Машиностроение, 2005.–555 с.6.Smith G./ Cutting Tool Technology: Industrial Handbook - London: Springer-VerlagLondon Limited, 2008.

– 559 p.7.Маслов А.Р. / Инструментальные системы машиностроительных производств: М.:Машиностроение, 2006.–336 с.8. Инструмент для высокопроизводительного и экологически чистого резания /Андреев В.Н.,Боровский Г.В.,Боровский В.Г.,Григорьев С.Н.–М.:Машиностроение, 2010. – 480 с.9. Производство и эксплуатация современного режущего инструмента /А.А. Борисов,Г.В. Боровский, В.А. Вычеров и др.

– М.: Издательство "ИТО" , 2011.– 104 с.10. Справочник конструктора-инструментальщика / Под ред. В.А. Гречишникова иС.В. Кирсанова. 2-е изд – М.: Машиностроение, 2006.–542 с.11. Таратынов О.В., Босинзон М.А., Черпаков Б.И./ Металлорежущие системымашиностроительных производств – М.: МГИУ, 2006. – 488 c.12. Справочник по конструкционным материалам / Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева,С.А. Герасимов и др. : Справочник – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 640 с.13. Davim P. / Machining of Hard Materials – London: Springer-Verlag London Limited,2011.

– 211 p.14. Davim P. / Surface Integrity in Machining – London: Springer-Verlag London Limited,2011. – 215 p.15. Davim P. / Machining: Fundamentals and Recent Advances – London: Springer-VerlagLondon Limited, 208. – 361 p.10.7463/0513.056943298Cutting tool materials for edge tool manufacturing# 05, May 2013DOI: 10.7463/0513.0569432Zoubkov N.N.Bauman Moscow State Technical University, 105005, Moscow, Russian Federationzoubkovn@bmstu.ruThis article is based on the review of Russian and foreign periodicals about edge toolspublished in the last seven years. Existent up-to-date cutting tool materials for edge tools arepresented in this work. Their physical and mechanical properties and rational application areaswere also described.

Special attention was paid to new types of oxide, mixed, whisker-reinforcedand silicon nitride cutting ceramics and extra-hard cutting tool materials based on the polycrystalline diamond and cubic boron nitride. Comparison of Russian and foreign trade marksproducing cutting tool materials was presented. Classification of extra-hard diamond-basedcutting tool materials was also given. Analysis of development prospects of cutting toolmaterials was carried out.Publications with keywords: cemented carbides, high speed steel, the cutting tool, toolmaterial, diamond, boron nitride, cermets, cutting ceramics, polycrystallinePublications with words: cemented carbides, high speed steel, the cutting tool, toolmaterial, diamond, boron nitride, cermets, cutting ceramics, polycrystallineReferences1.Grigor'ev S.N., Tabakov V.P., Volosova M.A. Tekhnologicheskie metody povysheniiaiznosostoikosti kontaktnykh ploshchadok rezhushchego instrumenta [Technological methods toimprove the wear resistance of contact pads of cutting tools].