RU27102U1

RU27102U1 - MULTI-LAYER CUTTING TOOL

Info

Publication number: RU27102U1
Application number: RU2002119875/20U
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, отличающийся тем, что покрытие содержит промежуточный слой и нижний слой интерметаллида.2. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя выбран TiAlN, а в качестве нижнего слоя выбран TiAl.3. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала промежуточного слоя выбран TiZrN, а в качестве нижнего слоя выбран TiZr.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, characterized in that the coating contains an intermediate layer and a lower layer of intermetallic. 2. The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiAlN is selected as the material of the intermediate layer, and TiAl is selected as the lower layer. The cutting tool according to claim 1, characterized in that TiZrN is selected as the material of the intermediate layer, and TiZr is selected as the lower layer.

Description

20021198752002119875

IllfflijUliilUli;, ,МПК с 23 с 14/32IllfflijUliilUli ;,, IPC from 23 to 14/32

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 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).Known cutting tool with a wear-resistant ion-plasma coating TIN, containing one layer with a thickness of 3-8 μm (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 двухслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из верхнего слоя нитрида титана TIN и нижнего слоя карбонитрида титана TiCN (см. Смирнов М.Ю. Повышение работоспособности торцовых фрез путем совершенствования конструкций износостойких покрытий. Дисс....канд. техн. наук., - Ульяновск. - 2000. - 232 с.), припятый 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 two-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, consisting of an upper layer of TIN titanium nitride and a lower layer titanium carbonitride TiCN (see Smirnov M.Yu. Improving the performance of end mills by improving the design of wear-resistant coatings. Diss .... candidate of technical sciences., - Ulya ovsky -. 2000 - 232), a prototype of Pripyat..

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с многослойным покрытием, принятого за прототип, относится низкие трещиностойкость и прочность сцепления с основой.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 adhesion to the base.

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

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что, во-первых, промежуточный слой нитрида титанаалюминия TiAlN или нитрида титана-циркония TiZrN обладает высокими прочностью за счет твердорастворного упрочнения, а также высокими микротвердостью, трещиностойкостью, прочностью сцепления с основой и остаточными сжимающими напряжениями. Во-вторых, обеспечивается плавное снижение напряжений при переходе от покрытия к основе и высокая прочность сцепления покрытия с основой за счет применения в качестве нижнего слоя титана-алюминия TiAl или титана-циркония TiZr.The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that, firstly, the intermediate layer of titanium aluminum nitride TiAlN or titanium zirconium nitride TiZrN has high strength due to solid solution hardening, as well as high microhardness, crack resistance, adhesion to the base and residual compressive stresses . Secondly, a smooth reduction of stresses is observed during the transition from coating to the base and high adhesion strength of the coating to the base due to the use of TiAl or titanium-zirconium TiZr as the lower 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.

Сущность полезной модели заключается в следзтощем. 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-алюминияThe essence of the utility model is as follows. The proposed cutting tool with a multilayer coating, contains a hard alloy tool base 1 and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating 2, deposited on it, consisting of an outer coating layer of titanium nitride TIN 3, an intermediate layer of titanium-aluminum nitride

TiAlN или нитрида титана-циркония TiZrN 4 и нижнего слоя титанаалюминия TiAl или титана-циркония TiZr соответственно 5.TiAlN or titanium-zirconium nitride TiZrN 4 and the lower layer of titanium-aluminum TiAl or titanium-zirconium TiZr, respectively 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 повыщения стойкости, определяемого как отнощение стойкости режущего инструмента с трехслойным покрытием, к стойкости инструмента с двухслойным покрытием.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 to the resistance of a tool with a two-layer coating.

Стойкость режущего инструмента с многослойным покрытием, содержащим промежуточный слой TiZrN и нижний слой TiZr, повышается в 2,0 - 2,2 раза по сравнению с инструментом с двухслойным покрытием. Стойкость режущего инструмента с многослойным покрытием, содержащим промежуточный слой TiAlN и нижний слой TiAl, повыщается в 2,1 - 2,4 раза по сравнению с инструментом с двухслойным покрытием.The resistance of a cutting tool with a multilayer coating containing an intermediate layer of TiZrN and a lower layer of TiZr increases by 2.0 - 2.2 times compared to a tool with a two-layer coating. The resistance of a cutting tool with a multilayer coating containing an intermediate layer of TiAlN and a lower layer of TiAl is increased by 2.1 - 2.4 times in comparison with 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:

-средство, воплощающее заявленный 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;-a tool embodying the claimed cutting tool with a multilayer coating in its implementation, is intended for use in industry, namely in the field of coating, in particular in the field of coating by evaporation and condensation in a vacuum, and can be used in tool production for wear-resistant coatings on a cutting tool;

-для заявленного режущего инструмента с многослойным покрь1тием в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помоШ 11Ш(- for the declared cutting tool with multilayer coating in the form as described in the independent clause of the stated utility model formula, the possibility of its implementation with WL 11Sh (

щью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;by means and methods described in the application or known prior to the priority date;

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

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 coating layer of titanium nitride TiN, characterized in that the coating contains an intermediate layer and a lower intermetallic layer.

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

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