RU27101U1 - Режущий инструмент с многослойным покрытием - Google Patents

Abstract

1. Режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из верхнего слоя покрытия нитрида титана TiN, отличающийся тем, что покрытие содержит промежуточный и нижний слои.2. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя выбран TiAlN, а в качестве нижнего слоя выбран TiAlCN.3. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя выбран TiZrN, а в качестве нижнего слоя выбран TiZrCN.

Description

2002119874

ШШПЩШРРР щ с 23 с 14/32

Режущий инструмент с многослойным нокрытнем

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.

Известен режущий 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).

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.

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 двухслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из внешнего слоя нитрида титана TiN толщиной 4 мкм и слоя карбонитрида титана TiCN толпщной 2 мкм (см. Смирнов М.Ю. Повышение работоспособности торцовых фрез путем совершенствования конструкций износостойких покрытий. Дисс....канд. техн. наук., - Ульяновск. - 2000. - 232 с.), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с многослойным покрытием, принятого за прототип, относится то, что в известном режущем инструменте с многослойным покрытием конструкция

МНОГОСЛОЙНОГО покрытия учитывает разрушение инструмента в процессе резания только из-за трещинообразования в результате переменных теплосиловых нагрузок при фрезеровании, не рассматривая процессы окислительного и диффузионного износа.

Технический результат - повышение стойкости режуп1,его инструмента.

Указанный технический результат при осуш;ествлении полезной модели достигается тем, что, во-первых, слой нитрида титана-алюминия или нитрида титана-циркония препятствует диффузии кислорода среды и элементов обрабатываемого материала в поверхностные слои режущего инструмента, предотврапцая окисление инструментального материала, а также препятствует встречной диффузии компонентов твердосплавной основы в обрабатываемый материал. Во-вторых, возрастает демпфируюш;ая способность и прочность сцепления слоев многослойного покрытия при использовании промежуточного слоя нитрида титана-алюминия или нитрида титана-циркония. Втретьих, возрастает трещиностойкость многослойного покрытия за счет введения дополнительных препятствий распространению треш;ин в виде промежуточного слоя нитрида титана-алюминия или нитрида титана-циркония. Вчетвертых, используемые в качестве нижнего слоя карбонитрид титанаалюминия или карбонитрид титана-циркония обладают высокими остаточными сжимаюш,ими напряжениями.

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.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию новизна.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением выщеуказанного технического результата.

Сущность полезной модели заключается в следующем. Предлагаемый режущий инструмент с многослойным покрытием, содержит инструментальную 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 нитрида титана-циркония TiZrN) 4 и нижнего слоя карбонитрида титана-алюминия TiAlCN (или карбонитрида титана-циркония TiZrCN) 5.

Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при симметричном торцовом фрезеровании заготовок из стали 5ХНМ на станке 6Р12. Режимы резания: скорость резания V 157 - 247 м/мин, подача S 0,25 0,40 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 hg 0,4 мм. Эффективность режущего инструмента определяли по величине коэффициента повышения стойкости, определяемого как отношение стойкости режущего инстрз ента с трехслойным покрытием, содержащим слои TiAlN и TiAlCN (или TiZrN и TiZrCN), к стойкости инструмента с двухслойным покрытием, содержащим верхний слой нитрида титана TIN и нижний слой карбонитрида титана TiCN.

Стойкость режущего инструмента с многослойным покрытием, содержащим слои TiAlN и TiAlCN, повышается в 2,1 - 2,2 раза по сравнению с инструментом с двухслойным покрытием. Стойкость режущего инструмента с многослойным покрытием, содержащим слои TiZrN и TiZrCN, повышается в 1,9-2,1 раза по сравнению с инструментом с двухслойным покрытием.

крытием следующей совокупности условий:

-средство, воплощающее заявлеппый режущий инструмент с многослойным покрытием при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в области нанесения покрытий, в частности в области нанесения покрытий испарением и конденсацией в вакууме, и может быть использовано в инструментальном производстве для получения износостойких покрытий на режущем инструменте;

-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;

-средство, воплощающее заявленнз о полезная модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию промышленная применимость.

Claims (3)

1. Режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из верхнего слоя покрытия нитрида титана TiN, отличающийся тем, что покрытие содержит промежуточный и нижний слои.

2. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя выбран TiAlN, а в качестве нижнего слоя выбран TiAlCN.

3. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя выбран TiZrN, а в качестве нижнего слоя выбран TiZrCN.