RU27100U1

RU27100U1 - MULTI-LAYER CUTTING TOOL

Info

Publication number: RU27100U1
Application number: RU2002119873/20U
Authority: RU
Inventors: В.П. Табаков; Н.А. Ширманов; М.Ю. Смирнов; А.В. Циркин
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2003-01-10

Abstract

1. Режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из внешнего слоя покрытия нитрида титана TiN, нижнего слоя нитрида титана TiN, отличающийся тем, что покрытие содержит промежуточный слой.2. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя выбран TiAlN.3. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя выбран TiZrN.4. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя выбран TiMoN.5. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя выбран TiAlCN.6. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя выбран TiZrCN.1. A cutting tool with a multilayer coating, containing a hard alloy tool base and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, consisting of an outer coating layer of titanium nitride TiN, a lower layer of titanium nitride TiN, characterized in that the coating contains an intermediate layer. . The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiAlN.3 is selected as the material of the intermediate layer. The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiZrN. 4 is selected as the material of the intermediate layer. The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiMoN.5 is selected as the material of the intermediate layer. The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiAlCN.6 is selected as the material of the intermediate layer. The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiZrCN is selected as the material of the intermediate layer.

Description

2002119873 МШС23С.4/322002119873 MShS23S.4 / 32

20021)20021)

Режущий инструмент с многослойным нокрытиемMulti-coated cutting tools

Полезная модель относится к области нанесения покрытий, в частности к нанесению покрытий испарением и конденсацией в вакууме, и может быть использована в инструментальном производстве для получения износостойких покрытий на режущем инструменте.The utility model relates to the field of coating, in particular to coating by evaporation and condensation in a vacuum, and can be used in tool production to obtain wear-resistant coatings on a cutting tool.

Известен режупщй инструмент с износостойким ионно-плазменным покрытием TIN, содержащим один слой толщиной 3-8 мкм (см. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. С.252).Known cutting tool with a wear-resistant ion-plasma coating TIN, containing one layer with a thickness of 3-8 microns (see Vereshchak A.S. The performance of the cutting tool with wear-resistant coatings. M .: Mechanical Engineering, 1993. P.252).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, относится то, что в условиях прерывистого резания, в частности, при фрезеровании, режущий инструмент с однослойным покрытием не обеспечивает такой же высокой эффективности, как при непрерывном резании.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known coated cutting tool include the fact that under intermittent cutting conditions, in particular during milling, a single-layer coated cutting tool does not provide the same high efficiency as continuous cutting.

Наиболее близким режущим инструментом с покрытием того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из верхнего слоя нитрида титана TIN, промежуточного слоя карбонитрида титана TiCN и нижнего слоя TIN (см. Смирнов М.Ю. Повышение работоспособности торцовых фрез путем совершенствования конструкций износостойких покрытий. Дисс....канд. техн. наук., - Ульяновск. - 2000. - 232 с.), принятый за прототип.The closest cutting tool with a coating of the same purpose to the claimed utility model in terms of features is a cutting tool with a multilayer coating containing a hard alloy tool base and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, consisting of an upper layer of titanium nitride TIN, an intermediate layer titanium carbonitride TiCN and the lower layer TIN (see Smirnov M.Yu. Improving the performance of end mills by improving the design of wear-resistant coatings. Diss ... Candidate of Technical Sciences., - Ulyanovsk. - 2000. - 232 p.), adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с многослойным покрытием, принятого за прототип, относится низкие трещиностойкость и период стойкости.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known cutting tool with a multilayer coating adopted as a prototype include low crack resistance and durability.

Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента.The technical result is an increase in the resistance of the cutting tool.

Указанный технический результат нри осуществлении полезной модели достигается тем, что, во-нервых, слой нитрида титана-алюминия TiAlN (или нитрид титана-циркония TiZrN, или нитрид титана-молибдена TiMoN, или карбонитрид титана-алюминия TiAlCN, или карбонитрид титана-циркония TiZrCN) обладает высокими прочностью за счет твердорастворного и микростуктурного упрочнения, а также высокими микротвердостью, трещиностойкостью, прочностью сцепления с основой и остаточными сжимающими напряжениями. Во-вторых, возрастает демпфирующая способность и прочность сцепления слоев многослойного покрытия при использовании промежуточного слоя. В-третьих, возрастает трещиностойкость многослойного покрытия за счет введения дополнительных препятствий распространению трещин в виде промежуточного слоя.The indicated technical result when implementing the utility model is achieved by the fact that, secondly, the titanium aluminum nitride TiAlN layer (or titanium zirconium nitride TiZrN, or titanium molybdenum nitride TiMoN, or titanium aluminum carbonitride TiAlCN, or titanium zirconium carbonitride TiZrCN ) has high strength due to solid solution and microstructural hardening, as well as high microhardness, crack resistance, adhesion to the base and residual compressive stresses. Secondly, the damping ability and adhesion of the layers of the multilayer coating increases when using the intermediate layer. Thirdly, the crack resistance of the multilayer coating increases due to the introduction of additional obstacles to the propagation of cracks in the form of an intermediate layer.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели, определенные из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном режущем инструменте с многослойным покрытием, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed utility model, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed utility model, determined from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed us to establish a set of significant in relation to perceived by the applicant to the technical result of the distinguishing features in the claimed cutting tool with a multilayer coating set forth in the claims.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию новизна.Therefore, the claimed utility model meets the condition of novelty.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата.Information confirming the possibility of implementing a utility model with obtaining the above technical result.

..

ную основу 1 из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие 2, состоящее из внешнего слоя покрытия нитрида титана TIN 3, промежуточного слоя нитрида титана-алюминия TiAlN (или нитрид титана-циркония TiZrN, или нитрид титана-молибдена TiMoN, или карбонитрид титана-алюминия TiAlCN, или карбонитрид титанациркония TiZrCN) 4 и нижнего слоя нитрида титана TIN 5.a solid carbide base 1 and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating 2 deposited on it, consisting of an outer layer of a titanium nitride TIN 3 coating, an intermediate layer of titanium aluminum nitride TiAlN (or titanium zirconium nitride TiZrN, or titanium molybdenum nitride TiMoN, or titanium aluminum carbonitride TiAlCN, or titanacirconium carbonitride TiZrCN) 4 and a lower layer of titanium nitride TIN 5.

Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при симметричном торцовом фрезеровании заготовок из стали 5ХНМ на станке 6Р12. Режимы резания были следующими: скорость резания V 157 - 247 м/мин, подача S 0,25 - 0,4 мм/мин, глубина резания t 1,5 мм, ширина фрезерования В 20 мм. Обработка производилась без СОЖ. За критерий износа была принята величина фаски износа по задней поверхности Ьз 0,4 мм. Эффективность режущего инструмента определяли по величине коэффициента повышения стойкости, определяемого как отнощение стойкости режущего инструмента с трехслойным покрытием, содержащим слой TiAlN (или TiZrN, или TiMoN, или TiAlCN, или TiZrCN), к стойкости инструмента с двухслойным покрытием, содержащим нижний слой TiCN и верхний TIN.The resistance tests of the cutting tool were carried out with symmetrical face milling of 5XNM steel blanks on a 6P12 machine. The cutting conditions were as follows: cutting speed V 157 - 247 m / min, feed S 0.25 - 0.4 mm / min, cutting depth t 1.5 mm, milling width B 20 mm. Processing was performed without coolant. For the wear criterion, the value of the chamfer of wear along the rear surface of Lz 0.4 mm was taken. The efficiency of the cutting tool was determined by the value of the coefficient of increase in resistance, defined as the ratio of the resistance of the cutting tool with a three-layer coating containing a layer of TiAlN (or TiZrN, or TiMoN, or TiAlCN, or TiZrCN), to the resistance of a tool with a two-layer coating containing the lower layer of TiCN and the upper TIN.

Стойкость режущего инстрзтмента с многослойным покрытием, содержащим слой TiZrN или TiMoN, повыщается в 1,8 - 2,0 раза по сравнению с инструментом с двухслойным покрытием. Стойкость режущего инструмента с многослойным покрытием, содержащим слой TiAlN, повышается в 1,9 - 2,1 раза по сравнению с инструментом с двухслойным покрытием. Стойкость режущего инструмента с многослойным покрытием, содержащим слой TiZrCN или TiAlCN, повышается в 2,0 - 2,3 раза по сравнению с инструментом с двухслойным покрытием.The resistance of a cutting tool with a multilayer coating containing a TiZrN or TiMoN layer rises 1.8 - 2.0 times compared to a tool with a two-layer coating. The resistance of a cutting tool with a multilayer coating containing a TiAlN layer is increased by 1.9 - 2.1 times compared to a tool with a two-layer coating. The resistance of a cutting tool with a multilayer coating containing a TiZrCN or TiAlCN layer is increased by 2.0 - 2.3 times compared to a tool with a two-layer coating.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного режущего инструмента с многослойным покрытием следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment when using the claimed cutting tool with a multilayer coating of the following set of conditions:

&(Ji/l J TJ& (Ji / l J TJ

ния в промышленности, а именно в области нанесения нокрытий, в частности в области нанесения нокрытий иснарением и конденсацией в вакууме, и может быть иснользовано в инструментальном производстве для получения износостойких покрытий на режущем инструменте;industry, in particular in the field of applying coatings, in particular in the field of applying coatings by evaporation and condensation in a vacuum, and can be used in tool production to obtain wear-resistant coatings on a cutting tool;

-для заявленного режущего инструмента с многослойным покрытием в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;-for the declared cutting tool with a multilayer coating in the form as described in the independent paragraph of the stated utility model formula, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed;

-средство, воплощающее заявленную полезная модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- a tool embodying the claimed utility model in its implementation, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию промышленная применимость.Therefore, the claimed utility model meets the condition of industrial applicability.

Claims

1. A cutting tool with a multilayer coating containing a hard alloy tool base and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, consisting of an outer layer of titanium nitride TiN coating, a lower layer of titanium nitride TiN, characterized in that the coating contains an intermediate layer.

2. The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiAlN is selected as the material of the intermediate layer.

3. The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiZrN is selected as the material of the intermediate layer.

4. The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiMoN is selected as the material of the intermediate layer.

5. The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiAlCN is selected as the material of the intermediate layer.

6. The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiZrCN is selected as the material of the intermediate layer.