Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 3 2019 101 MATERIAL SCIENCE ми многослойных покрытий. Однако для задач построения математических моделей для техно- логической подготовки производства и адаптив- ного управления в ЦПС необходимо учитывать изменение общей толщины покрытия при смене видов обработки – от предварительной к чисто- вой. Определение фиксированного значения те- плопроводности конкретного вида покрытия без учета изменения толщины покрытия при смене вида обработки оказывается недостаточным. При переходе к чистовой обработке толщина используемого многослойного покрытия растет и, следовательно, изменяется теплопроводность инструмента. Поэтому в настоящей работе с це- лью учета влияния вида обработки и толщины многослойного покрытия на теплофизические процессы при резании толщина твердосплавной основы принимается фиксированной при изме- нении толщины многослойного покрытия и рав- ной практически минимальной возможной тол- щине покрытия, т. е. 4 мкм. Результаты и их обсуждение На следующем этапе выполнен расчет, опи- санный ниже, значений коэффициентов тепло- проводности твердосплавных инструментов с многослойными покрытиями для последующего использования при разработке математических моделей для технологической подготовки произ- водства и управления выходными параметрами процесса резания. Тепловое сопротивление материала R опре- деляется зависимостью [13] 1 . R   (1) Тепловое сопротивление режущего инстру- мента с многослойным покрытием рассчитыва- ется согласно методике определения теплопрово- дности слоистых материалов [14] и выражается следующей зависимостью: o o ( ) ( ) ( ), n n m m x x R V R V R V R V    (2) где R o – общее тепловое сопротивление режуще- го инструмента с многослойным покрытием; R n , R m , R x – тепловое сопротивление твердосплавной основы и каждого слоя покрытия (количество слоев покрытий, наносимых на основу, изменя- ется с учетом вида обработки и способа нане- сения покрытия), V о – общая толщина основы с покрытием; V n , V m , V x –толщина твердосплавной основы и каждого слоя покрытия соответствен- но. Значения коэффициента теплопроводности основы для описанных современных твердых сплавов были приведены в работе ранее. Инфор- мация о величинах коэффициентов теплопрово- дности химических соединений, соответствую- щих каждому слою покрытий, представлена в достаточном объеме в литературе [2–7]. Объем- ное соотношение, толщина основы и каждого из слоев покрытий были установлены в работе ран- нее. Следовательно, в формуле (2) остается не- известным только искомое значение общей те- плопроводности режущего инструмента с покрытием î î î 1 R          . Приведем частный случай расчета теплопро- водности для пластины с CVD-типом покрытия, структурой «твердосплавная основа–TiCN– Al 2 O 3 –TiN», предназначенной по группе обраба- тываемости для чистовой обработки, т. е. соглас- но ISO – P05 (см. табл. 2). Тепловое сопротивление пластины рассчи- тывается по формуле   2 3 2 3 TiCN TiCN Al O Al O TiN TiN o o ( ) ( ) ( ) R V R V R V R V R V      òâ.ñïë.îñí. òâ.ñïë.îñí . В связи с тем, что коэффициент теплопрово- дности λ является величиной, обратной теплово- му сопротивлению R î î 1 R         , то   2 3 2 3 î TiCN TiCN Al O Al O o TiN TiN o 1 1 ( ) ( ) ( ) R V R V R R V R V V         òâ.ñïë.îñí. òâ.ñïë.îñí   2 3 2 3 o TiCN TiCN Al O Al O TiN TiN . ( ) ( ) ( ) V R V R V R V R V      òâ.ñïë.îñí òâ.ñïë.îñí В табл. 3 приведены объемные соотношения (толщины) и коэффициенты теплопроводности каждого из химических соединений по отдель- ности, использованных в примере расчета [2–7]. Значение теплового сопротивления каждого из