RU2671780C1 - Working part of cutting tool - Google Patents
Working part of cutting tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2671780C1 RU2671780C1 RU2017137919A RU2017137919A RU2671780C1 RU 2671780 C1 RU2671780 C1 RU 2671780C1 RU 2017137919 A RU2017137919 A RU 2017137919A RU 2017137919 A RU2017137919 A RU 2017137919A RU 2671780 C1 RU2671780 C1 RU 2671780C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- wear
- cutting tool
- range
- resistant
- Prior art date
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 85
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 claims description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N azanylidyneniobium Chemical compound [Nb]#N CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Настоящее изобретение относится к устройствам, используемым для обработки материалов резанием, в частности для обработки изделий из труднообрабатываемых материалов, в том числе титановых сплавов.The present invention relates to devices used for processing materials by cutting, in particular for processing products from hard-to-work materials, including titanium alloys.
Уровень техники.The level of technology.
Титановые сплавы отличаются низкой теплопроводностью, в связи с этим большая часть тепла образующегося в процессе резания, остается в режущем инструменте. Сочетание высокой температуры и эффекта упрочнения стружки во время обработки приводит к необходимости применения твердой термостойкой подложки, химически устойчивого, термостойкого и твердого покрытия рабочей части режущего инструмента.Titanium alloys are characterized by low thermal conductivity, in connection with this, most of the heat generated during the cutting process remains in the cutting tool. The combination of high temperature and the effect of hardening of the chips during processing leads to the need for a solid heat-resistant substrate, a chemically stable, heat-resistant and hard coating of the working part of the cutting tool.
Адгезия стружки к поверхности режущих инструментов в области высоких температур приводит к необходимости использования термостойкого покрытия с низким коэффициентом трения относительно обрабатываемого материала с уменьшенной привариваемостью стружки. Кроме, того, с учетом высоких циклических сил резания, должна быть обеспечена стабильность покрытия в плане отслаивания и выкрашивания.Adhesion of chips to the surface of cutting tools at high temperatures necessitates the use of a heat-resistant coating with a low coefficient of friction relative to the material being processed with reduced chip weldability. In addition, taking into account the high cyclic cutting forces, stability of the coating in terms of peeling and chipping should be ensured.
Для повышения стойкости рабочей части режущего инструмента на его твердосплавную основу наносят износостойкие покрытия.To increase the resistance of the working part of the cutting tool, wear-resistant coatings are applied to its carbide base.
Известны многослойные покрытия (см. А.С. Верещака, А.А. Верещака. Функциональные покрытия для режущего инструмента. Упрочняющие технологии и покрытия. 2010. №6, с 28-37). В соответствии с принятой концепцией архитектура этих покрытий должна строиться на основе трехэлементной системы, включающей адгезионный подслой, промежуточный слой и износостойкий слой.Multilayer coatings are known (see A. S. Vereshchak, A. A. Vereshchak. Functional coatings for cutting tools. Hardening technologies and coatings. 2010. No. 6, p. 28-37). In accordance with the accepted concept, the architecture of these coatings should be based on a three-element system, including an adhesive sublayer, an intermediate layer and a wear-resistant layer.
Адгезионный подслой должен иметь максимальную кристаллохимическую совместимость и обеспечивать прочную адгезию с материалом основы (адгезионные функции). Переходный слой должен сглаживать различие кристаллохимических свойств слоев и, кроме того, блокировать тепловые потоки от фрикционных источников тепла в субстрат и интердиффузию между инструментальным и обрабатываемым материалами (барьерные функции). Износостойкий слой должен иметь минимальную совместимость кристаллохимических свойств с материалом субстрата, повышенную твердость относительно обрабатываемого материала, максимальную сопротивляемость макро и микроразрушению (изнашиванию) при термомеханических напряжениях, возникающих при резании. Каждый из слоев может иметь многослойную структуру, что повышает его сопротивляемость хрупкому разрушению. Однако в данном техническом решении не учтены особенности обработки сплавов на основе титана.The adhesive sublayer should have maximum crystallochemical compatibility and provide strong adhesion to the base material (adhesive functions). The transition layer should smooth out the difference in the crystal chemical properties of the layers and, in addition, block heat fluxes from frictional heat sources into the substrate and interdiffusion between the tool and the processed materials (barrier functions). The wear-resistant layer should have minimal compatibility of the crystal chemical properties with the material of the substrate, increased hardness relative to the processed material, maximum resistance to macro and micro destruction (wear) at thermomechanical stresses arising during cutting. Each of the layers can have a multilayer structure, which increases its resistance to brittle fracture. However, in this technical solution, the processing features of titanium-based alloys are not taken into account.
Для устранения этих недостатков в качестве основы рабочей части режущего инструмента обычно используют твердые сплавы, содержащие 11…12,5% кобальта, 0,2…1,2% хрома и 86,3…88,4% карбида вольфрама. На эту основу наносят износостойкое покрытие на основе нитрида ниобия с различными добавками (Ti, Zr, Cr) (см. ЕР 2679704 А1). Недостатком данного решения является потеря прочности основы из твердого сплава рабочей части режущего инструмента при высоких температурах.To eliminate these shortcomings, carbides are usually used as the basis for the working part of the cutting tool, containing 11 ... 12.5% cobalt, 0.2 ... 1.2% chromium, and 86.3 ... 88.4% tungsten carbide. A wear-resistant coating based on niobium nitride with various additives (Ti, Zr, Cr) is applied on this base (see EP 2679704 A1). The disadvantage of this solution is the loss of strength of the base of the hard alloy working part of the cutting tool at high temperatures.
Наиболее близким техническим решением является многослойное покрытие на твердосплавном инструменте для обработки титановых сплавов (RU 2415198 С1), состоящее из последовательно нанесенных на поверхность инструмента адгезионного слоя состава xNb+pCr+vZr, где x, p и v - массовые доли соответствующих металлов, значения которых выбраны в пределах от 0 до 1, при x+p+v=1, переходного слоя состава aNbN+pCrN+yZrN, где а, p и y - массовые доли соответствующих нитридов, значения которых выбраны в пределах от 0 до 1, при а+р+у=1, при этом переходный слой содержит, по крайней мере, один нитрид металла, входящего в состав адгезионного слоя и нано-структурированного износостойкого слоя, состоящего из повторяющегося комплекса нанослоев yNbN+8CrN+eZrN, где y, 8 и е - массовые доли соответствующих нитридов в каждом нанослое, значения которых выбраны в пределах от 0 до 1, при y+8+e=1, при этом первый нанослой, контактирующий с переходным слоем имеет одинаковый с ним состав. Недостатком вышеописанного технического решения является недостаточная термостойкость адгезионного, переходного и наноструктурированного слоев.The closest technical solution is a multilayer coating on a carbide tool for processing titanium alloys (RU 2415198 C1), consisting of an adhesive layer of the composition xNb + pCr + vZr successively applied to the surface of the tool, where x, p and v are the mass fractions of the corresponding metals, the values of which selected from 0 to 1, at x + p + v = 1, of the transition layer of the composition aNbN + pCrN + yZrN, where a, p and y are the mass fractions of the corresponding nitrides, the values of which are selected from 0 to 1, at a + p + y = 1, while the transition layer contains at least one metal nitride, which is part of the adhesive layer and a nano-structured wear-resistant layer, consisting of a repeating complex of nN layers yNbN + 8CrN + eZrN, where y, 8 and e are the mass fractions of the corresponding nitrides in each nanolayer, the values of which are selected from 0 to 1, at y + 8 + e = 1, while the first nanolayer in contact with the transition layer has the same composition. The disadvantage of the above technical solution is the lack of heat resistance of the adhesive, transition and nanostructured layers.
Задачей предлагаемого изобретения является создание рабочей части режущего инструмента повышенной стойкости, имеющую твердосплавную основу с многослойным износостойким покрытием высокой термостойкости.The objective of the invention is the creation of the working part of the cutting tool with high resistance, having a carbide base with a multilayer wear-resistant coating of high heat resistance.
Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION
Поставленная цель достигается тем, что режущий инструмент для обработки изделий из труднообрабатываемых материалов содержит рабочую часть, выполненную из твердого сплава. Рабочая часть содержит переднюю и заднюю поверхности, на пересечении которых образована, по меньшей мере, одна режущая кромка, и на которые нанесено многослойное износостойкое покрытие. Это покрытие содержит, по меньшей мере, последовательно нанесенные адгезионный слой, переходный слой и наноструктурированный износостойкий слой;This goal is achieved in that the cutting tool for processing products from hard materials contains a working part made of hard alloy. The working part comprises front and rear surfaces, at the intersection of which at least one cutting edge is formed, and on which a multilayer wear-resistant coating is applied. This coating contains at least sequentially applied adhesive layer, a transition layer and a nanostructured wear-resistant layer;
В соответствии с предложенным изобретением адгезионный слой состоит из нанослоя αCr+βNb+kZr+μHf, где α, β, k и μ - массовые доли соответствующих металлов, выбранные из диапазона от 0 до 1, переходный слой состоит из слоя gCrN+jNbN+nZrN+rHfN, где g, j, n и r массовые доли соответствующих нитридов металлов, выбранные из диапазона от 0 до 1, а наноструктурированный износостойкий слой, по меньшей мере, содержит чередующиеся нанослой iCrN+mNbN+sZrN+hHfN, где i, m, s и h массовые доли соответствующих нитридов металлов, выбранные из диапазона от 0 до 1.In accordance with the proposed invention, the adhesive layer consists of a nanolayer αCr + βNb + kZr + μHf, where α, β, k and μ are the mass fractions of the corresponding metals selected from a range from 0 to 1, the transition layer consists of a layer gCrN + jNbN + nZrN + rHfN, where g, j, n and r are the mass fractions of the corresponding metal nitrides selected from the range from 0 to 1, and the nanostructured wear-resistant layer contains at least alternating nanolayers iCrN + mNbN + sZrN + hHfN, where i, m, s and h are the mass fractions of the corresponding metal nitrides selected from the range from 0 to 1.
Причем толщина адгезионного нанослоя меньше величины шероховатости Ra передней и задней поверхностей и выбрана из диапазона 30…70 нм.Moreover, the thickness of the adhesive nanolayer is less than the roughness Ra of the front and rear surfaces and is selected from the range of 30 ... 70 nm.
Толщина переходного слоя выбрана из диапазона 0,5…1,0 мкм, а толщина чередующихся нанослоев износостойкого слоя выбрана из диапазона 5…20 нм.The thickness of the transition layer is selected from the range of 0.5 ... 1.0 μm, and the thickness of the alternating nanolayers of the wear-resistant layer is selected from the range of 5 ... 20 nm.
Использование в качестве адгезионного слоя нанослоя αCr+βNb+kZr+μHf, например, толщиной меньше величины шероховатости Ra передней и задней поверхностей, т.е. 30…70 нм, позволяет с одной стороны существенно снизить диффузию кобальта из твердосплавной основы при разогреве рабочей части режущего инструмента без снижения ее твердости. С другой стороны увеличить площадь контакта адгезионного слоя с переходным слоем и повысить диссипацию энергии в зоне их контакта.The use of an αCr + βNb + kZr + μHf nanolayer as an adhesive layer, for example, with a thickness less than the roughness Ra of the front and back surfaces, i.e. 30 ... 70 nm, on the one hand, can significantly reduce the diffusion of cobalt from the carbide base while heating the working part of the cutting tool without reducing its hardness. On the other hand, increase the contact area of the adhesive layer with the transition layer and increase the energy dissipation in the zone of their contact.
При этом толщина переходного слоя многослойного износостойкого покрытия существенно больше толщины адгезионного слоя и выбрана из диапазона 0,5…1,0 мкм. Верхний и нижний пределы указанного диапазона переходного слоя выбраны, исходя из соотношения нитридов металлов в этом слое. Это позволяет при высокотемпературном нагреве повысить твердость многослойного покрытия без снижения адгезии как к поверхности адгезионного слоя и соответственно к твердосплавной основе, так и к наноструктуированному износостойкому слою.The thickness of the transition layer of the multilayer wear-resistant coating is significantly greater than the thickness of the adhesive layer and is selected from the range of 0.5 ... 1.0 μm. The upper and lower limits of the specified range of the transition layer are selected based on the ratio of metal nitrides in this layer. This allows high-temperature heating to increase the hardness of the multilayer coating without reducing adhesion to both the surface of the adhesive layer and, accordingly, to the carbide base, and to a nanostructured wear-resistant layer.
В свою очередь толщина чередующихся нанослоев наноструктуированного износостойкого слоя выбрана из диапазона 5…20 нм.In turn, the thickness of alternating nanolayers of a nanostructured wear-resistant layer is selected from the range of 5 ... 20 nm.
В соответствии с одним предпочтительным исполнением режущего инструмента первый нанослой износостойкого слоя, контактирующий с переходным слоем, имеет, по меньшей мере, на один нитрид металла больше, чем переходный слой. Это позволяет использовать в последующих нанослоях износостойкого слоя более широкий спектр заявленных нитридов металлов.According to one preferred embodiment of the cutting tool, the first nanolayered wear-resistant layer in contact with the transition layer has at least one metal nitride more than the transition layer. This allows the use in subsequent nanolayers of the wear-resistant layer a wider range of the claimed metal nitrides.
В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущего инструмента на поверхность его износостойкого слоя нанесен слой на основе сверхтвердого аморфного углерода. При этом слой из сверхтвердого аморфного углерода состоит, по меньшей мере, из одного слоя аморфного углерода, содержащего азот, и одного слоя аморфного углерода с содержанием sp3 фазы не менее 75%. Толщина сдоя из сверхтвердого аморфного углерода может быть выбрана из диапазона 180…200 нм.In accordance with another preferred embodiment of the cutting tool, a layer based on superhard amorphous carbon is applied to the surface of its wear-resistant layer. The layer of superhard amorphous carbon consists of at least one layer of amorphous carbon containing nitrogen, and one layer of amorphous carbon with a content of sp 3 phase of at least 75%. The thickness of the superhard amorphous carbon slip can be selected from the range of 180 ... 200 nm.
Использование слоя на основе сверхтвердого амофного углерода в совокупности с представленными техническими характеристиками позволяет сохранить высокую твердость многослойного покрытия и уменьшить диффузные процессы на границе с обрабатываемым материалом при высокой температуре.The use of a layer based on superhard amorphous carbon in combination with the presented technical characteristics allows us to maintain high hardness of the multilayer coating and reduce diffuse processes at the interface with the processed material at high temperature.
Следует заметить, что режущий инструмент может быть выполнен в виде сменной неперетачиваемой режущей пластины или концевой фрезы с винтовым расположением режущих кромок.It should be noted that the cutting tool can be made in the form of a removable non-rotatable cutting insert or end mill with a screw arrangement of cutting edges.
Для лучшего понимания, но только в качестве примера, изобретение будет описано с отсылками к приложенному чертежу, где изображена конструкция рабочей части режущего инструмента.For a better understanding, but only as an example, the invention will be described with reference to the attached drawing, which shows the design of the working part of the cutting tool.
На фиг. 1 изображен фрагмент рабочей части режущего инструмента с многослойным износостойким покрытием;In FIG. 1 shows a fragment of the working part of a cutting tool with a multilayer wear-resistant coating;
На фиг. 2 структурно изображен фрагмент износостойкого покрытия, нанесенного на рабочую часть режущего инструмента, изображенную на фиг. 1.In FIG. 2, a fragment of a wear-resistant coating applied to the working part of the cutting tool shown in FIG. one.
Детальное описание устройства.Detailed description of the device.
Режущий инструмент 10 содержит рабочую часть, выполненную из твердого сплава 12. Рабочая часть содержит переднюю 14 и заднюю 16 поверхности, на пересечении которых образована, по меньшей мере, одна режущая кромка 18.The
При этом в соответствии с одним из предпочтительных исполнений, как было указано выше, режущий инструмент 10 может быть выполнен в виде сменной неперетачиваемой режущей пластины или концевой фрезы с винтовым расположением режущих кромок. Следует понимать, что на рабочей части инструмента может быть расположено множество режущих пластин из твердого сплава.Moreover, in accordance with one of the preferred designs, as mentioned above, the
На переднюю 14 и заднюю 16 поверхности рабочей части режущего инструмента 10 нанесено многослойное износостойкое покрытие 20. Оно содержит, по меньшей мере, последовательно нанесенные адгезионный слой 22, переходный слой 24 и наноструктуированный износостойкий слой 26.A multilayer wear-
В соответствии с изобретением адгезионный слой 22 состоит из нанослоя αCr+βNb+kZr+μHf, где α, β, k и μ - массовые доли соответствующих металлов, выбранные из диапазона от 0 до 1.In accordance with the invention, the
Переходный слой 24 состоит из слоя gCrN+jNbN+nZrN+rHfN, где g, j, n и r массовые доли соответствующих нитридов металлов, выбранные из диапазона от 0 до 1.The
Наноструктурированный износостойкий слой 26, по меньшей мере, содержит чередующиеся нанослой iCrN+mNbN+sZrN+hHfN, где i, m, s и h массовые доли соответствующих нитридов металлов, выбранные из диапазона от 0 до 1.The nanostructured wear-
При этом толщина адгезионного нанослоя 22 меньше величины шероховатости Ra передней 14 и задней 16 поверхностей и выбрана из диапазона 30…70 нм, толщина переходного слоя 24 выбрана из диапазона 0,5…1,0 мкм, а толщина чередующихся нанослоев износостойкого слоя выбрана из диапазона 5…20 нм,The thickness of the
При этом наиболее предпочтительная общая толщина износостойкого слоя составляет от 0,7 до 1,0 мкм. Это существенно больше толщины адгезионного слоя, что дополнительно обеспечивает сбалансированность нагрузки по всей толщине износостойкого покрытия и позволяет сохранить высокую прочность износостойкого слоя.Moreover, the most preferred total thickness of the wear-resistant layer is from 0.7 to 1.0 μm. This is significantly more than the thickness of the adhesive layer, which additionally provides a balanced load across the entire thickness of the wear-resistant coating and allows you to maintain high strength wear-resistant layer.
Величину массовых долей в адгезионном, переходном и износостойком слое выбирают в зависимости от состава твердосплавной основы рабочей части, обрабатываемого материала, режимов обработки и конфигурации обрабатываемых поверхностей.The mass fraction in the adhesive, transition and wear-resistant layer is selected depending on the composition of the carbide base of the working part, the material being processed, the processing conditions and the configuration of the treated surfaces.
В соответствии с одним исполнением режущего инструмента 10 первый нанослой износостойкого слоя 26, контактирующий с переходным слоем 24, имеет, по меньшей мере, на один нитрид металла больше, чем переходный слой.According to one embodiment of the
В соответствии с другим исполнением режущего инструмента на поверхность износостойкого слоя 26 нанесен слой 28 на основе сверхтвердого аморфного углерода. Этот слой из сверхтвердого аморфного углерода может состоять, по меньшей мере, из одного слоя аморфного углерода, содержащего азот, и одного слоя аморфного углерода с содержанием sp фазы не менее 75%.According to another embodiment of the cutting tool, a
Общая толщина слоя из сверхтвердого аморфного углерода выбрана из диапазона 180…200 нм.The total thickness of the superhard amorphous carbon layer is selected from the range of 180 ... 200 nm.
Многослойное износостойкое покрытия 20 наносят на рабочую часть режущего инструмента 10 после предварительной подготовки, включающей ее обезжиривание. Далее рабочую часть закрепляют в приспособлении и загружают в вакуумную камеру установки для нанесения твердых тонких покрытий (ТО - УВНИПА-1-017-02) и проводят процесс нанесения адгезионного слоя 22 путем вакуумного дугового распыления катода, изготовленного из соответствующих металлов. При этом могут быть использованы катоды, изготовленные из чистых металлов или катоды из смеси металлов.A multilayer wear-
Затем наносят переходный слой 24 путем вакуумно-дугового распыления катодов из соответствующих металлов с добавлением в вакуумную камеру азота. После этого проводят нанесение наноструктурированного износостойкого слоя 26 из чередующихся нанослоев нитридов металлов путем одновременного вакуумно-дугового распыления катодов из этих металлов с подачей газа азота в вакуумную камеру при вращении приспособления. При этом толщина нанослоев нитридов металлов зависит от скорости вращения приспособления и плотности плазмы.Then, a
Для получения одного из предпочтительных вариантов режущего инструмента 10 на износостойкий слой 26 покрытия 20 наносят поверхностный слой 28 сверхтвердого аморфного углерода путем импульсного вакуумно-дугового распыления катода из графита. При этом слой аморфного углерода, содержащего азот, получают путем напуска азота в вакуумную камеру, а слой аморфного углерода с содержанием ps3 - не менее 75% - без напуска газа, при давлении в вакуумной камере не выше 2×103 - Па. Толщину слоев сверхтвердого аморфного углерода задают количеством импульсов разряда.To obtain one of the preferred options for the
Пример использования режущего инструмента.An example of using a cutting tool.
В качестве примера использования настоящего изобретения рассмотрим использование круглой сменной режущей пластины диаметром 8 мм, изготовленной и твердого сплава с многослойным износостойким покрытием, полученным согласно данному изобретению, где адгезионный нанослой выполнен из 0,5Cr+0,5Nb при толщине нанослоя 40 нм. Переходный слой выполнен из 0,5CrN+0,5NbN при его толщине 0,8 мкм. Износостойкий слой выполнен из нанослоев 0,5CrN+0,5NbN при их толщине 10 нм и общей толщине слоя 1,0 мкм.As an example of the use of the present invention, we consider the use of a circular interchangeable cutting insert with a diameter of 8 mm, manufactured and a hard alloy with a multilayer wear-resistant coating obtained according to this invention, where the adhesive nanolayer is made of 0.5Cr + 0.5Nb with a nanolayer thickness of 40 nm. The transition layer is made of 0.5CrN + 0.5NbN with a thickness of 0.8 μm. The wear-resistant layer is made of 0.5CrN + 0.5NbN nanolayers with a thickness of 10 nm and a total layer thickness of 1.0 μm.
При этом указанную режущую пластину закрепляли в гнезде корпуса концевой фрезы диаметром 20 мм. Фрезу устанавливали в шпиндель фрезерного станка HAAS VF-255 и фрезеровали по плоскости заготовку из титанового сплава ВТ23 на различных режимах.At the same time, the indicated cutting insert was fixed in the housing socket of the end mill with a diameter of 20 mm. The milling cutter was installed in the spindle of the HAAS VF-255 milling machine and the VT23 titanium alloy blank was milled along the plane in various modes.
При этом стойкость одной режущей кромки 18 при максимальном износе по задней поверхности, равном 0,3 мм, и следующих режимах резания: скорость резания Ус=35 м/мин., подача на зуб fz=0,125 мм/зуб, глубина фрезерования ар=2,0 мм, ширина фрезерования ае=8 мм, составила более 360 мин.At the same time, the resistance of one
Таким образом, предложенное изобретение позволяет существенно повысить стойкость металлорежущего инструмента при обработке изделий из титанового сплава.Thus, the proposed invention can significantly increase the resistance of a metal-cutting tool in the processing of products made of titanium alloy.
Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа и объема изобретения, изложенного в приведенной ниже формуле изобретения.Although the present invention has been described with a certain degree of detail, it should be understood that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention set forth in the claims below.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137919A RU2671780C1 (en) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | Working part of cutting tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137919A RU2671780C1 (en) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | Working part of cutting tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2671780C1 true RU2671780C1 (en) | 2018-11-06 |
Family
ID=64103342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017137919A RU2671780C1 (en) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | Working part of cutting tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2671780C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2691480C1 (en) * | 2019-03-13 | 2019-06-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина" | Cutter housing with wear-resistant coating and cutter for its use |
| RU2691483C1 (en) * | 2019-02-28 | 2019-06-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина" | End mill |
| RU2714558C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-02-18 | Общество с ограниченной ответственность "СБОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИНСТРУМЕНТА, ФРЕЗЫ МОСКВИТИНА" | Cutting tool with diamond-like wear-resistant coating |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2106932C1 (en) * | 1992-02-21 | 1998-03-20 | Сандвик Аб | Cutting plate from hard alloy and cutting plate manufacture method |
| US6139022A (en) * | 1997-09-30 | 2000-10-31 | Teikoku Piston Ring Co., Ltd. | Piston ring |
| RU37721U1 (en) * | 2003-12-02 | 2004-05-10 | Ульяновский государственный технический университет | MULTI-LAYER CUTTING TOOL |
| RU2272087C2 (en) * | 2004-06-04 | 2006-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of production of the multilayered coating for the cutting tools |
| RU2415198C1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-03-27 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Multilayer coating on hard alloy tool for treatment of titanium alloys and procedure for its fabrication |
| RU2602577C2 (en) * | 2011-06-30 | 2016-11-20 | Эрликон Серфиз Солюшнз Аг, Пфеффикон | Nano-layered coating for high-quality tools |
| WO2017009101A1 (en) * | 2015-07-13 | 2017-01-19 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting tool |
-
2017
- 2017-10-30 RU RU2017137919A patent/RU2671780C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2106932C1 (en) * | 1992-02-21 | 1998-03-20 | Сандвик Аб | Cutting plate from hard alloy and cutting plate manufacture method |
| US6139022A (en) * | 1997-09-30 | 2000-10-31 | Teikoku Piston Ring Co., Ltd. | Piston ring |
| RU37721U1 (en) * | 2003-12-02 | 2004-05-10 | Ульяновский государственный технический университет | MULTI-LAYER CUTTING TOOL |
| RU2272087C2 (en) * | 2004-06-04 | 2006-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of production of the multilayered coating for the cutting tools |
| RU2415198C1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-03-27 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Multilayer coating on hard alloy tool for treatment of titanium alloys and procedure for its fabrication |
| RU2602577C2 (en) * | 2011-06-30 | 2016-11-20 | Эрликон Серфиз Солюшнз Аг, Пфеффикон | Nano-layered coating for high-quality tools |
| WO2017009101A1 (en) * | 2015-07-13 | 2017-01-19 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting tool |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2691483C1 (en) * | 2019-02-28 | 2019-06-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина" | End mill |
| RU2691480C1 (en) * | 2019-03-13 | 2019-06-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина" | Cutter housing with wear-resistant coating and cutter for its use |
| RU2714558C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-02-18 | Общество с ограниченной ответственность "СБОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИНСТРУМЕНТА, ФРЕЗЫ МОСКВИТИНА" | Cutting tool with diamond-like wear-resistant coating |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khan et al. | Finite element analysis and wear rate analysis of nano coated high speed steel tools for industrial application | |
| US7879443B2 (en) | High wear resistant triplex coating for cutting tools | |
| JP5261018B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| NO157089B (en) | CHARACTERIZATION PROCESSING TOOL. | |
| JP2009034781A (en) | Surface-coated cutting tool | |
| IL201341A (en) | Multilayer cvd coating | |
| RU2671780C1 (en) | Working part of cutting tool | |
| KR101035223B1 (en) | Surface-coated cutting tool with coating having strength distribution of compressive stress | |
| CN112543818A (en) | Hard coating and hard coating-coated member | |
| JP2006035345A (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP4634247B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| RU2415198C1 (en) | Multilayer coating on hard alloy tool for treatment of titanium alloys and procedure for its fabrication | |
| JP4634246B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| EP1757388B1 (en) | Surface-coated cutware and process for producing the same | |
| CN112840062A (en) | Hard film and hard film-covered member | |
| JP5070621B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP4634241B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| RU2685820C1 (en) | Cutting tool with wear-resistant coating | |
| JP2006001006A (en) | Cutting tool made of surface-coated cemented carbide that provides excellent wear resistance with a hard coating layer in high-speed cutting of hardened steel | |
| JP4593996B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| CN112601833A (en) | Hard coating and hard coating-coated member | |
| JP4815925B2 (en) | Coated sintered alloy | |
| CN114761606A (en) | Cutting tool having hard coating film formed thereon | |
| JP4634245B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP4593998B2 (en) | Surface coated cutting tool |