Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 3 2019 99 MATERIAL SCIENCE зависимости от группы обрабатываемого мате- риала и вида обработки, которые приведены в табл. 1. Покрытия наносятся способами физического осаждения из паровой фазы (physical vapor depo- sition, PVD) и химического осаждения из паро- вой фазы (chemical vapor deposition, CVD). По- крытия, нанесенные химическим осаждением, отличаются большей износостойкостью. При этом покрытия, нанесенные физическим осажде- нием, отличаются большей прочностью и мень- шей толщиной, что определяет остроту режущих кромок. Это особенно важно для прецизионной и мелкоразмерной обработки. Толщина PVD- покрытий варьируется в диапазоне 2…6 мкм, толщина CVD-покрытий – 4…20 мкм. В каче- стве обрабатываемых материалов рассмотрены конструкционные углеродистые и легированные стали – группа «P» согласно международному стандарту ISO и коррозионно-стойкие – груп- па «М». В табл. 2 приведены сведения, полу- ченные в результате анализа информации о наи- более часто используемых структурах покрытий для групп обрабатываемых материалов, способах нанесения покрытия, условий обработки соглас- но ISO и соответствующих толщинах покрытий. Наиболее широко применяемыми в производ- ственной практике и серийно выпускаемыми мно- гослойными покрытиями являются следующие. Для CVD-покрытий – комбинация: твердосплав- ная основа–TiCN–Al 2 O 3 –TiN (см. рисунок, а ). Для PVD-покрытий – комбинация: твердосплав- ная основа–TiAlN–TiN (см. рисунок, б ). Из табл. 2 видно, что по мере перехода от предварительных нагруженных операций ме- ханической обработки (вид обработки соглас- Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Теплопроводность твердосплавной основы в зависимости от группы обрабатываемого материала и вида обработки Thermal conductivity of cemented carbide substrate according to machined material group and type of machining Группа обрабатываемого материала и вид обработки по ISO / ISO material groupand type of machining P01–P05 P10–P20 P25–P40 M05–M20 M25–M35 Теплопроводность твердосплавной основы λ, Вт/(м · К) / Cemented carbide substrate thermal conductivity λ (W/m ∙ K) 23 27 41 50 52 но ISO «35», «25») к чистовым (вид обработки «05») толщина покрытия увеличивается с целью противодействия диффузионному изнашиванию на высоких скоростях резания и тем самым по- вышению износостойкости пластины. Кроме этого для обработки коррозионно-стойких ста- лей (группа М) применяются CVD-покрытия меньшей толщины, чем для обработки кон- струкционных углеродистых и легированных сталей (группа P). Для последующих расчетов теплопроводности инструментов с многослой- ными покрытиями были проанализированы сведения об объемной доле каждого слоя отно- сительно общей толщины покрытия. Анализ по- казал, что для задач расчета теплопроводности инструментов с многослойными покрытиями с достаточной точностью следует принять следу- ющие соотношения. Объемное отношение слоев для CVD-покрытий: TiCN – 50 %; Al 2 O 3 – 40 %; TiN – 10 %; для PVD-покрытий: TiAlN – 70 %; TiN – 30 %. В работе [6] для задачи построения матема- тической модели для определения длины кон- такта между инструментом и стружкой при- менено понятие так называемой «эффективной теплопроводности режущего инструмента». Для построения модели использована схема резания, представляющая собой по сути условную схему резания. Понятие эффективной теплопроводно- сти подразумевает интегральную характеристи- ку, учитывающую влияние теплопроводности и толщины индивидуальных слоев на общую теплопроводность многослойного износостой- кого покрытия на режущем инструменте. Авто- рами работы [6] использована методика расчета теплопроводности многослойного покрытия,