Научные принципы и инновационные технологии повышения работоспособности металлорежущего инструмента при обработке труднообрабатываемых нержавеющих сталей

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-29-00393

НазваниеНаучные принципы и инновационные технологии повышения работоспособности металлорежущего инструмента при обработке труднообрабатываемых нержавеющих сталей

Руководитель Мокрицкий Борис Яковлевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" , Хабаровский край

Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-102 - Механика технологических процессов

Ключевые слова научные принципы проектирования покрытий, прирост периода стойкости инструмента, повышение качества обработки

Код ГРНТИ55.01.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В проекте рассматривается необходимость повышения работоспособности отечественного типового токарного инструмента за счёт разработки новых принципов проектирования инструментальных материалов. К их разработке применён подход, базирующийся на анализе проблемной ситуации и на выдвинутой гипотезе. Поставлен вопрос: возможно ли достичь необходимого повышения работоспособности за счёт применения покрытий на твёрдосплавном субстрате? Если да, то каким образом необходимо проектировать такие инструментальные материалы под конкретные условия эксплуатации инструмента? По каким критериям выбирать наиболее рациональные инструментальные материалы? Ответом на этот вопрос формулирована следующая гипотеза: повышение работоспособности инструмента при обработке специализированных нержавеющих сталей можно обеспечить покрытиями на твёрдосплавном отечественном инструменте, для проектирования таких новых покрытий под требующиеся условия эксплуатации можно применить виртуальное компьютерное проектирование в программной среде Deform. Разработку проекта предполагается выполнить применительно к точению сталей 09Х17Н7Ю(ЭИ973), 12Х18Н10Т и 13Х15Н5 АМ-3(ЭП310Ш). Все эти три стали являются коррозионностойкими специализированными труднообрабатываемыми. Именно эти марки нержавеющих сталей выбраны в силу близких у них физико-механических характеристик. Наиболее сложна обработка стали 09Х17Н7Ю. За рубежом нет ей аналогов. Она разработана в середине прошлого века для ряда деталей судов, работающих в морской воде. Но имевшиеся рекомендации по её обработке устарели. Научная новизна предлагаемого проекта состоит в разработке научных принципов и инновационных технологий на основе плазменных процессов нанесения покрытий методом конденсации с ионной бомбардировкой с прогнозированием адаптивной реакции на внешние воздействия с целью применения в механической обработке труднообрабатываемых нержавеющих сталей. В частности, новизна состоит в разработке методики (концепции) архитектурирования покрытия под заданные условия эксплуатации инструмента, сущность которой заключается в целенаправленном проектировании конкутентных многослойных композиционных наноструктурированных покрытий, которые позволяют наиболее эффективно вести обработку указанных труднообрабатываемых нержавеющих сталей. В том числе, научная новизна состоит в установлении зависимостей износостойкости новых разработанных инструментальных материалов от свойств (марки) нержавеющей стали, из которой изготовлены заготовки обрабатываемых деталей, от параметров режима резания. Заявляемый проект ориентирован на машиностроительные предприятия, связанные с обработкой указанных сталей. Для них результаты выполнения проекта будут полезны и позволят: - повысить работоспособность инструмента в 2 – 4 раза по периоду работы до износа 0,5 мм, - выбирать наиболее рациональные инструментальные материалы для заданных или предполагаемых условий их эксплуатации, - оптимизировать параметры режима резания, - повысить производительность обработки без снижения качества обработанной поверхности, - обоснованно заказывать количество необходимого режущего инструмента.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Мокрицкий Б.Я., Космынин А.В., Серебренникова А.Г., Саблин П.А. Фрезерование высокотвёрдых материалов с обеспечением рационального состояния технологической системы резания. Часть 1 Металлообработка, №1 (133)/2023 страницы 21-26. (год публикации - 2023)
10.25960/mo.2023.1.21

2. Саблин П.А., Щетинин В.С., Мокрицкий Б.Я., Юрченко М.С. Управление шероховатостью поверхности при обработке заготовок из труднообрабатываемых и упрочнённых материалов Упрочняющие технологии и покрытия, номер 2, Том 19, 2023 год, страницы 59 - 63. (год публикации - 2023)
10.36652/1813-1336-2023-19-2-59-63

3. САБЛИН П.А., ЩЕТИНИН В.С., МОКРИЦКИЙ Б.Я. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ТОЧЕНИИ Упрочняющие технологии и покрытия, № 3 (219)/2023, том 19, страницы 111-115 (год публикации - 2023)
10.36652/1813-1336-2023-19-3-111-115

4. МОКРИЦКИЙ Б.Я., САБЛИН П.А., ГРИГОРЬЕВ В.В., ШЕЛКОВНИКОВ В.Ю. КЕРАМИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ НА ТВЁРДОСПЛАВНОМ ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ ТОЧЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩИХ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ СТАЛЕЙ УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КОМСОМОЛЬСКОГО-НА-АМУРЕ ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА, № 3(67)/2023 страницы 82-89 (год публикации - 2023)
10.17084/20764359-2023-67-82

5. Мокрицкий Б.Я., Космынин А.В. DESIGN OF METAL-CUTTING TOOL COATINGS AT THE ATOMIC LEVEL IPOLYTECH JOURNAL, номер 3, том 27, 2023 год, страницы 511-517 (год публикации - 2023)
10.21285/1814-3520-2023-3-511-517

6. МОКРИЦКИЙ Б.Я., ГРИГОРЬЕВ В.В., ШЕЛКОВНИКОВ В.Ю., САБЛИН П.А. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОТЕЧЕСТВЕННОМ ТВЕРДОСПЛАВНОМ ИНСТРУМЕНТЕ ПРИ ТОЧЕНИИ НЕРЖАВЕЮЩИХ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ СТАЛЕЙ Упрочняющие технологии и покрытия, номер 6 (222), том 19, 2023 год, страницы 243-246 (год публикации - 2023)
10.36652/1813-1336-2023-19-6-243-246

7. МОКРИЦКИЙ Б.Я., САБЛИН П.А., КОСМЫНИН А.В., ГРИГОРЬЕВ В.В. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБРАБОТКИ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ Транспортное машиностроение, номер 7 (19), 2023 год, страницы 26-39 (год публикации - 2023)
10.30987/2782-5957-2023-7-26-39

8. МОКРИЦКИЙ Б.Я., ЗАВОДИНСКИЙ В.Г., ГОРКУША О.А. ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИОННЫХ СВОЙСТВ СЛОЕВ TI, TIN И (TI, CR, AL)N, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ОСАЖДАЕМЫХ НА ПОВЕРХНОСТЬ ТВЕРДОГО СПЛАВА WC92-CO8 COMPUTATIONAL NANOTECHNOLOGY, номер 2, том 10, 2023 год, страницы 53-59 (год публикации - 2023)
10.33693/2313-223X-2023-10-2-53-59

9. Саблин П.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ Упрочняющие технологии и покрытия, номер 10(226), том 19, 2023 год, страницы 446-452 (год публикации - 2023)
10.36652/1813-1336-2023-19-10-446-452

10. МОКРИЦКИЙ Б.Я., КАЗАРОВ А.В. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПОКРЫТИЙ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМ МАТЕРИАЛЕ Упрочняющие техноогии и покрытия, номер 5, том 19, 2023 год, страницы 195-197 (год публикации - 2023)
10.36652/1813-1336-2023-19-5-195-197

11. МОКРИЦКИЙ Б.Я., КОСМЫНИН А.В., СКРИПИЛЕВ А.А., ЕРШОВА Т.Б., САБЛИН П.А. ПРИМЕР ДИАГНОСТИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ МАТЕРИАЛОВ ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТИ Контроль. Диагностика., номер 4, том 26, 2023 год, страницы 58-64 (год публикации - 2023)
10.14489/td.2023.04.pp.058-064

12. МОКРИЦКИЙ Б.Я., КОСМЫНИН А.В., САБЛИН П.А., ГРИГОРЬЕВ В.В., ШЕЛКОВНИКОВ В.Ю. О ПРИМЕНЕНИИ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ТОЧЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ Транспортное машиностроение, номер 4 (16), 2023 год, страницы 4-10 (год публикации - 2023)
10.30987/2782-5957-2023-4-4-10

13. МОКРИЦКИЙ Б.Я., САБЛИН П.А. ПОВЫШЕНИЕ ПЕРИОДА СТОЙКОСТИ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ ЗАГОТОВОК ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ ВЕСТНИК МГТУ "СТАНКИН", номер 3 (66), 2023 год, страницы 60-65 (год публикации - 2023)
10.47617/2072-3172_2023_3_60

14. НЕПОГОЖЕВ А.А., МОКРИЦКИЙ Б.Я., АНИКИН В.Н., СКРИПИЛЁВ А.А., МАРЬИН С.Б. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА БЕСЦЕНТРОВОГО ШЛИФОВАНИЯ. ЧАСТЬ 1. ПРОБЛЕМА И МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЕЕ РЕШЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПОКРЫТИЯ, Совершенствование процесса бесцентрового шлифования. Часть 1. Проблема и методологическое обоснование ее решения / А. А. Непогожев, Б. Я. Мокрицкий, В. Н. Аникин [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2024. – Т. 20, № 3(231). – С. 108-111. – DOI 10.36652/1813-1336-2024-20-3-108-111. – EDN EPBSQI. (год публикации - 2024)
10.36652/1813-1336-2024-20-3-108-111

15. НЕПОГОЖЕВ А.А., МОКРИЦКИЙ Б.Я., АНИКИН В.Н., СКРИПИЛЕВ А.А., МАРЬИН С.Б. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА БЕСЦЕНТРОВОГО ШЛИФОВАНИЯ. ЧАСТЬ 3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, РЕКОМЕНДАЦИИ, ВЫВОДЫ УПРОЧНЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПОКРЫТИЯ, Совершенствование процесса бесцентрового шлифования. Часть 3. Полученные результаты, рекомендации, выводы / А. А. Непогожев, Б. Я. Мокрицкий, В. Н. Аникин [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2024. – Т. 20, № 6(234). – С. 246-251. – DOI 10.36652/1813-1336-2024-20-6-246-251. – EDN GTNOBW. (год публикации - 2024)
10.36652/1813-1336-2024-20-6-246-251

16. КИРИЧЕК А.В., ГРИГОРЬЕВ В.В., ШЕЛКОВНИКОВ В.Ю. ТОКАРНЫЙ РЕЗЕЦ С КРУГЛОЙ ПЛАСТИНОЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТОРЦОВ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМОЙ СТАЛИ 12Х18Н10Т УПРОЧНЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПОКРЫТИЯ, Киричек, А. В. Токарный резец с круглой пластиной для обработки торцов заготовок деталей, выполненных из труднообрабатываемой стали 12Х18Н10Т / А. В. Киричек, В. В. Григорьев, В. Ю. Шелковников // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2024. – Т. 20, № 10(238). – С. 451-452. – DOI 10.36652/1813-1336-2024-20-10-451-452. – EDN BAZSKM. (год публикации - 2024)
10.36652/1813-1336-2024-20-10-451-452

17. МОКРИЦКИЙ Б.Я., ГРИГОРЬЕВ В.В., СКРИПИЛЁВ А.А., МАРЬИН С.Б. ОБРАБОТКА ТОРЦОВ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ ТРАНСПОРТНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ, Обработка торцов заготовок деталей / Б. Я. Мокрицкий, В. В. Григорьев, А. А. Скрипилев, С. Б. Марьин // Транспортное машиностроение. – 2024. – № 5(29). – С. 4-9. – DOI 10.30987/2782-5957-2024-5-4-9. – EDN MJQJCC. (год публикации - 2024)
10.30987/2782-5957-2024-5-4-9

18. МОКРИЦКИЙ Б.Я., КОСМЫНИН А.В., МАРЬИН С.Б., КИРИЧЕК А.В. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ ТОЧЕНИИ ТОРЦОВ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛООБРАБОТКА, Результаты проектирования покрытий для металлорежущего инструмента при точении торцов заготовок деталей / Б. Я. Мокрицкий, А. В. Космынин, С. Б. Марьин, А. В. Киричек // Металлообработка. – 2024. – № 2(140). – С. 50-55. – DOI 10.25960/mo.2024.2.50. – EDN GPMNUU. (год публикации - 2024)
10.25960/mo.2024.2.50

19. Мокрицкий Б.Я., Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Скрипилев А.А., Непогожев А.А. Диагностика качества бесцентрового шлифования по контролю разрушения абразивного инструмента КОНТРОЛЬ. ДИАГНОСТИКА, Мокрицкий Б.Я., Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Скрипилев А.А., Непогожев А.А. Диагностика качества бесцентрового шлифования по контролю разрушения абразивного инструмента // Контроль. Диагностика. 2024. Т. 27, № 12. С. 42-48. DOI: 10.14489/td.2024.12.pp.042-048. (год публикации - 2024)
10.14489/td.2024.12.pp.042-048.

20. Мокрицкий Б.Я., Космынин А.В., Киричек А.В. ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИНСТРУМЕНТА ПРИ ТОЧЕНИИ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ СТАЛЕЙ ВЕСТНИК МАШИНОСТРОЕНИЯ, Мокрицкий, Б. Я. Инновационная технология повышения работоспособности инструмента при точении труднообрабатываемых коррозионно-стойких сталей / Б. Я. Мокрицкий, А. В. Космынин, А. В. Киричек // Вестник машиностроения. – 2024. – Т. 103, № 5. – С. 423-427. – DOI 10.36652/0042-4633-2024-103-5-423-427. – EDN RSAGVY. (год публикации - 2024)
10.36652/0042-4633-2024-103-5-423-427

21. МОКРИЦКИЙ Б.Я., СКРИПИЛЕВ А.А. ДИАГНОСТИКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА КОНТРОЛЬ. ДИАГНОСТИКА, Мокрицкий, Б. Я. Диагностика инструментальных материалов по результатам моделирования покрытий инструментального материала / Б. Я. Мокрицкий, А. А. Скрипилев // Контроль. Диагностика. – 2024. – Т. 27, № 2(308). – С. 30-38. – DOI 10.14489/td.2024.02.pp.030-038. – EDN KZZYVP. (год публикации - 2024)
10.14489/td.2024.02.pp.030-038

22. НЕПОГОЖЕВ А.А., МОКРИЦКИЙ Б.Я., АНИКИН В.Н., СКРИПИЛЕВ А.А., МАРЬИН С.Б. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА БЕСЦЕНТРОВОГО ШЛИФОВАНИЯ. ЧАСТЬ 2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УПРОЧНЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПОКРЫТИЯ, Совершенствование процесса бесцентрового шлифования. Часть 2. Исходные данные и этапы проектирования / А. А. Непогожев, Б. Я. Мокрицкий, В. Н. Аникин [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2024. – Т. 20, № 5(233). – С. 203-205. – DOI 10.36652/1813-1336-2024-20-5-203-205. – EDN FTCOKC. (год публикации - 2024)
10.36652/1813-1336-2024-20-5-203-205

23. ГРИГОРЬЕВ В.В., ШЕЛКОВНИКОВ В.Ю., СКРИПИЛЁВ А.А., МАРЬИН С.Б. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ТОРЦОВ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМОЙ СТАЛИ 12Х18Н10Т УПРОЧНЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПОКРЫТИЯ, Инструмент для токарной обработки торцов заготовок деталей, выполненных из труднообрабатываемой стали 12Х18Н10Т / В. В. Григорьев, В. Ю. Шелковников, А. А. Скрипилев, С. Б. Марьин // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2024. – Т. 20, № 7(235). – С. 291-294. – DOI 10.36652/1813-1336-2024-20-7-291-294. – EDN GPBNZU. (год публикации - 2024)
10.36652/1813-1336-2024-20-7-291-294

24. КИРИЧЕК А.В., ГРИГОРЬЕВ В.В., ШЕЛКОВНИКОВ В.Ю. УПРОЧНЯЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ НА СМЕННЫХ ПЛАСТИНАХ ДЛЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ТОРЦОВ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМОЙ СТАЛИ 12Х18Н10Т УПРОЧНЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПОКРЫТИЯ, Киричек, А. В. Упрочняющие покрытия на сменных пластинах для токарной обработки торцов заготовок деталей, выполненных из труднообрабатываемой стали 12Х18Н10Т / А. В. Киричек, В. В. Григорьев, В. Ю. Шелковников // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2024. – Т. 20, № 9(237). – С. 402-404. – DOI 10.36652/1813-1336-2024-20-9-402-404. – EDN HESAIJ. (год публикации - 2024)
10.36652/1813-1336-2024-20-9-402-404

25. Мокрицкий Б.Я., Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Скрипилев А.А., Непогожев А.А., Марьин С.Б. Изучение процесса бесцентрового шлифования по результатам контроля твёрдости, микротвёрдости и температуры в зоне резания для диагностики качества обработки КОНТРОЛЬ. ДИАГНОСТИКА, Мокрицкий Б.Я., Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Скрипилев А.А., Непогожев А.А., Марьин С.Б., Изучение процесса бесцентрового шлифования по результатам контроля твёрдости, микротвёрдости и температуры в зоне резания для диагностики качества обработки // Контроль. Диагностика. 2024. Т. 27, № 11. С. 21-25. DOI: 10.14489/td.2024.11.pp.021-025. (год публикации - 2024)
10.14489/td.2024.11.pp.021-025

26. Мокрицкий Б.Я., Космынин А.В., Киричек А.И. IMPROVING TOOL PERFORMANCE IN TURNING HARD STAINLESS STEELS RUSSIAN ENGINEERING RESEARCH, Mokritskiy, B. Ya. Improving Tool Performance in Turning Hard Stainless Steels / B. Ya. Mokritskiy, A. V. Kosmynin, A. V. Kirichek // Russian Engineering Research. – 2024. – Vol. 44, No. 7. – P. 965-969. – DOI 10.3103/S1068798X24701673. – EDN QAPGJB. (год публикации - 2024)
10.3103/S1068798X24701673

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Выполнены работы по созданию новых инструментальных материалов (твёрдый сплав ВК8 с упрочняющими покрытиями) применительно к растачиванию отверстий и обработке торцов заготовок деталей, выполненных из труднообрабатываемой коррозионностойкой нержавеющей стали марки 09Х17Н7Ю и близких к ней сталей марок 12Х18Н10Т и 13Х15Н5 АМ-3. В результате выполнения работ: а) Выявлены зависимости периода стойкости металлорежущего инструмента с разработанными упрочняющими покрытиями от времени его работы для случаев обработки торцовых поверхностей заготовки детали и для случая растачивания отверстий разного диаметра. Они получены в виде регрессионных уравнений и иллюстрированы графиками. б) Определены оптимальные параметры режима резания инструментами с разными разработанными покрытиями применительно для растачивания отверстий и для обработки торцов заготовок деталей, выполненных из ряда труднообрабатываемых коррозионностойких нержавеющих сталей. в) Теоретически обоснованы целесообразность и эффективность применения новых покрытий при обработке торцов и растачивании отверстий. Для обоснования использовано имитационное моделирование в программной среде deform ряда дополнительных критериев и параметров. Это реализовано на примере обоснования целесообразности применения новых покрытий за счёт выявления температуры в зоне резания, величины деформации инструментального материала, внутренних напряжений в инструментальных материалах, а также за счёт выявления соотношения между периодом стойкости инструмента, температурой в зоне резания, напряжениями в инструментальном материале, величиной деформации при применении разработанных покрытий для примера обработки (растачивание отверстий и обработка торца заготовок деталей) ряда труднообрабатываемых коррозионностойких нержавеющих сталей. В ходе выполнения работ также построены графики зависимости величины износа режущего инструмента от времени его работы. Эти графики описаны регрессионными уравнениями. Выявлены наиболее рациональные (по периоду стойкости) упрочняющие наноструктурированные покрытия режущего инструмента для обработки торцов (при перемещении резца снаружи к оси вращения заготовки детали и, наоборот (от оси вращение наружу) квадратной и круглой сменной режущей пластиной и для растачивания отверстий малого (от 80 мм до 120 мм) диаметра и большого (от 120 мм до 180 мм) диаметра. Выявлены рациональные (по периоду стойкости инструмента) параметры режима резания (скорость резания, подача, глубина резания) для различных условий эксплуатации инструмента. Также в ходе исследования установлено, что в сравнении с применением твёрдого сплава ВК8 без покрытия, период стойкости (до износа режущей пластины 0,5 мм по задней грани) за счёт применений ряда покрытий возрос в 2,3 раза для чернового точения (глубина резания 2 мм) при перемещении резца снаружи к оси вращения заготовки детали. Для чистового точения (глубина резания 1 мм) период стойкости возрос в 2,6 раза. В отличие от квадратных пластин применение пластины круглой формы существенно изменяет условия нагружения инструмента, составляющие силы резания направлены иначе, их величины иные. Соответственно, это приводит к иным внутренним напряжениям в инструментальном материале и приводит к иному периоду стойкости инструмента. Установлено, для чернового точения (глубина резания 2 мм) при перемещении резца снаружи к оси вращения заготовки детали рациональным оказалось покрытие Zr + ZrN + (NbZrTiAl)N. Для чистового точения (глубина резания 1 мм) рациональным оказалось покрытие Тi + TiN + (NbZrTiAl)N. Для чернового точения (глубина резания 2 мм) при перемещении резца от оси вращения заготовки детали наружу это покрытие Zr + ZrN + (Zr, Cr, Al)N. Для чистового точения (глубина резания 1 мм) это покрытие Тi + TiN+ (NbZrTiAl)N.

Публикации

Возможность практического использования результатов
В экономике могут быть использованы следующие результаты проекта: 1. Полученные значения повышения (до 3 раз) периода стойкости токарного инструмента. Это снижает долю инструментальных затрат в себестоимости той выпускаемой продукции, где требуется растачивание отверстий и обработка торцов заготовок деталей, выполненных из труднообрабатываемых нержавеющих сталей. Это влечёт за собой высвобождение станочного оборудования, операторов станков и обслуживающего персонала. Они могут быть использованы в других промышленных отраслях и областях деятельности человека. 2. Полученные зависимости величины износа токарного металлорежущего инструмента от времени его эксплуатации с разными упрочняющими покрытиями при разных параметрах режима резания для труднообрабатываемых нержавеющих сталей марок 09Х17Н7Ю, 12Х18Н10Т,13Х15Н5-АМ3. Это позволило выявить наиболее рациональные упрочняющие наноструктурированные многослойные покрытия режущего инструмента для обработки торцов квадратной и круглой сменной режущей пластиной и для растачивания отверстий малого (от 80 мм до 120 мм) диаметра и большого (от 120 мм до 180 мм) диаметра. 3. Выявлены рациональные параметры режима резания (скорость резания, подача, глубина резания) для различных условий эксплуатации инструмента. Это позволило установить, что в сравнении с применением твёрдого сплава ВК8 без покрытия период стойкости за счёт применений ряда покрытий возрос в 2,3 раза для чернового точения (глубина резания 2 мм) и в 2,6 раза для чистового точения (глубина резания 1 мм). Столь существенный прирост периода стойкости снижает (до 20%) долю инструментальных затрат в себестоимости выпускаемой продукции и влечёт за собой высвобождение станочного оборудования, операторов станков и обслуживающего персонала, которые могут быть использованы в других промышленных отраслях и областях деятельности человека. Эти полученные результаты формируют соответствующие научный и технологический заделы. Они обеспечивают экономический рост и социальное развитие Российской Федерации. Они обеспечивают усовершенствование технологий, применяемых сегодня в российской промышленности.