RU2491367C1 - Способ изготовления режущих керамических пластин из нитридной керамики - Google Patents
Способ изготовления режущих керамических пластин из нитридной керамики Download PDFInfo
- Publication number
- RU2491367C1 RU2491367C1 RU2012107476/02A RU2012107476A RU2491367C1 RU 2491367 C1 RU2491367 C1 RU 2491367C1 RU 2012107476/02 A RU2012107476/02 A RU 2012107476/02A RU 2012107476 A RU2012107476 A RU 2012107476A RU 2491367 C1 RU2491367 C1 RU 2491367C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grinding
- ceramic
- plates
- rotation
- wear
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов резанием, и может быть использовано при изготовлении износостойкого режущего инструмента из керамики. Способ изготовления режущих пластин из нитридной керамики включает получение заготовок в виде керамических пластин с последующим их шлифованием. Перед шлифованием обрабатываемые пластины устанавливают между шлифовальными дисками с возможностью их планетарного вращения относительно последних, относительную частоту вращении которых определяют из следующего соотношения: NL=n1/n2, где n1 - частота вращения керамической пластины, мин-1, n2 - частота вращения шлифовальных дисков, мин-1. После шлифования осуществляют нанесение износостойкого покрытия на функциональную поверхность пластин вакуумно-плазменным осаждением следующего состава, мас.%: титан - 40, ниобий - 40, алюминий - 20. Повышается изгибная прочность и трещиностойкость керамических пластин. Повышается надежность режущих пластин. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к обработке металлов резанием и может быть использовано при изготовлении режущих керамических пластин.
Известен способ изготовления режущих пластин из нитридной керамики РКС22 (Si3N4-Y2O3-Al2O3-TiC), включающий операцию доводки свободным абразивом (на чугунном притире) их рабочих поверхностей и последующее нанесение газофазового покрытия TiC-TiCN-TiN (Кузин В.В. «Разработка режущих пластин из нитридной керамики для предварительной механической обработки деталей», Диссертация на соискание степени доктора технических наук, стр.294, 2007).
Недостатком способа является невысокая производительность процесса доводки свободным абразивом и интенсивное шаржирование обрабатываемых поверхностей абразивными зернами, что сказывается на износостойкости режущих пластин и прочности адгезии с износостойким покрытием. Нанесение износостойкого покрытия методом химического осаждения вещества из парогазовой фазы, к которому относится газофазовое осаждение покрытия, имеет следующий недостаток - невозможность получения сложно-композиционных покрытий.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ изготовления режущих пластин из нитридной керамики РКС22 (Si3N4-Y2O3-Al2O3-TiC), включающий операции предварительного торцевого шлифования кругами из синтетических алмазов марки АСВ зернистостью 63/50 на керамической связке К1 и операцию доводки свободным абразивом марки АСМ 20/14 различной зернистости на заключительном этапе механической обработки (Кузин В.В. «Технология заточки режущих пластин из нитридной керамики», М., Технология машиностроения, №9, с.33-37, 2006).
Недостатком известного способа является недостаточная изгибная прочность и трещиностойкость режущих пластин, что снижает их эксплуатационные характеристики.
Технический результат, на решение которого направлено заявленное изобретение, заключается в повышении изгибной прочности и трещиностойкости керамической пластины, что в итоге повышает надежность режущих керамических пластин за счет уменьшения количества дефектов в их поверхностном слое (пор, трещин полей растягивающих остаточных напряжений) и улучшения адгезии износостойкого покрытия с поверхностным слоем керамической заготовки.
Данный технический результат достигается посредством того, что в способе изготовления режущих пластин из нитридной керамики, заключающемся в получении заготовки в виде керамической пластины с последующим ее шлифованием двумя шлифовальными дисками, согласно изобретению, после шлифования осуществляют нанесение износостойкого покрытия на функциональную поверхность пластины посредством вакуумно-плазменного осаждения, в состав которого входят следующие компоненты (% масс.):
Титан (Ti) - 40%;
Ниобий (Nb) - 40%;
Алюминий (Al) - 20%.
при этом, перед шлифованием обрабатываемые пластины устанавливают между шлифовальными дисками с возможностью их планетарного вращения относительно последних, т.е. шлифовального диска и пластин, относительную частоту вращении которых определяют из следующего соотношения, где:
NL=n1/n2,
где n1 [мин-1] - частота вращения керамической пластины;
n2 [мин-1] - частота вращения шлифовальных дисков.
Сущность способа изготовления режущего инструмента из керамики поясняется графическими материалами, где:
- на фиг.1 изображена принципиальная схема процесса шлифования керамических пластин;
- на фиг.2 - вид сверху.
На фигурах изображено:
1 - верхний шлифовальный диск,
2 - нижний шлифовальный диск,
3 - внутренний (вращающийся) зубчатый венец,
4 - внешний (неподвижный) зубчатый венец,
5 - держатели пластин,
6 - заготовки керамических режущих пластин,
Vд. - скорость вращения шлифовальных дисков,
Vз. - скорость вращения внутреннего зубчатого венца 3.
Способ изготовления режущего инструмента из керамики осуществляется следующим образом.
Заготовки в виде керамических пластин устанавливаются на притирочном станке между шлифовальными дисками 1 и 2 с возможностью их планетарного вращения относительно дисков 1 и 2. Устройство для шлифования имеет планетарную головку с внутренним венцом 3 и внешним венцом 4, между которыми установлены дисковые держатели 5 пластин 6. При этом верхний диск 1 и нижний диск 2 вращаются со скоростью Vд, а шлифовальный диск 1 воздействует на обрабатываемые пластины 6 с постоянным давлением Р.
Держатели пластин 5 вращаются вокруг своих осей за счет их расположения с возможностью взаимодействия между внутренним венцом 3 и внешним венцом 4. Передача вращения держателям пластин 5 осуществляется от электродвигателя станка (на чертеже не показан) через внутренний венец 3, который вращается со скоростью Vз.
Для изготовления шлифовальных дисков в качестве абразивного материала может быть использован, например, карбид бора зернистостью F280 (размер частиц 39,9 мкм). На основании проведенных экспериментов установлено, что наилучшее качество поверхности (минимальные шероховатость обработанной поверхности, глубину дефектного слоя и остаточные напряжения в поверхностном слое), и, соответственно, наилучшую адгезионную связь с износостойким покрытием и высокую трещиностойкость, режущие пластины из нитридной керамики имеют после шлифования (доводки) при относительной частоте вращения NL=0,6.
После абразивной обработки на режущую пластину посредством вакуумно-плазменного метода осаждения наносят износостойкое покрытие, включающее следующие компоненты, в (% масс.):
Титан (Ti) - 40%,
Ниобий (Nb) - 40%,
Алюминий (Al) - 20%.
Износостойкое покрытие (NbTiAl)N, полученное методом физического осаждения в вакууме, включающим ионную очистку и непосредственно конденсацию покрытия, имеет толщину 2,8-3,1 мкм, коэффициент трения µ=0,25, оптимальную твердость 3708 HV0,05 в сочетании с высокой коррозионной стойкостью, а также высокую теплостойкость. Титан-алюминий-нитрид сам по себе относится к разряду твердых покрытий, характерный признак которого - это образование самостоятельно обновляющегося слоя оксида алюминия, препятствующего окислению и изнашиванию. Дополнительный компонент ниобий представляет собой эффективный барьер для коррозионных процессов и обладает химической инертностью. Данное покрытие с конкретным соотношением компонентов, нанесенное вакуумно-плазменным методом на предварительно отшлифованную поверхность керамических заготовок, обеспечивает эффект «залечивания» дефектов, замедляет распространение фронта трещин, идущих из глубины режущей пластины, увеличивает длину контакта стружки с передней поверхностью пластины, что ведет к снижению напряжений, действующих на режущую кромку пластины.
Таким образом, благодаря описанным взаимосвязанным действиям при изготовлении режущих керамических пластин обеспечивается существенное увеличение изгибной прочности (на 19%) и трещиностойкости (на 15%) пластин из нитридной керамики, а также снижение разброса ее значений, что в итоге повышает надежность их эксплуатации. Износостойкое покрытие, нанесенное вакуумно-плазменным методом на предварительно притертую поверхность керамических заготовок, обладает высокой адгезией к поверхностному слою керамики, обеспечивает эффект «залечивания» дефектов, замедляет распространение фронта трещин, идущих из глубины режущей пластины, увеличивает длину контакта стружки с передней поверхностью пластины, что ведет к снижению напряжений, действующих на режущую кромку пластины.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в области, касается изготовления металлорежущего инструмента и может быть использовано при изготовлении керамических режущих пластин;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Claims (1)
- Способ изготовления режущих пластин из нитридной керамики, включающий получение заготовок в виде керамических пластин с последующим их шлифованием, отличающийся тем, что перед шлифованием обрабатываемые пластины устанавливают между шлифовальными дисками с возможностью их планетарного вращения относительно последних, относительную частоту вращении которых определяют из следующего соотношения:
NL=n1/n2,
где n1 - частота вращения керамической пластины, мин-1,
n2 - частота вращения шлифовальных дисков, мин-1,
а после шлифования осуществляют нанесение износостойкого покрытия на функциональную поверхность пластин вакуумно-плазменным осаждением следующего состава, мас.%:
Титан (Ti) 40 Ниобий (Nb) 40 Алюминий (Al) 20
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012107476/02A RU2491367C1 (ru) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Способ изготовления режущих керамических пластин из нитридной керамики |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012107476/02A RU2491367C1 (ru) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Способ изготовления режущих керамических пластин из нитридной керамики |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2491367C1 true RU2491367C1 (ru) | 2013-08-27 |
Family
ID=49163831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012107476/02A RU2491367C1 (ru) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Способ изготовления режущих керамических пластин из нитридной керамики |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2491367C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2801704C1 (ru) * | 2022-11-30 | 2023-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Способ изготовления режущих керамических пластин |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7056602B2 (en) * | 2002-09-04 | 2006-06-06 | Seco Tools Ab | Precipitation hardened wear resistant coating |
-
2012
- 2012-02-29 RU RU2012107476/02A patent/RU2491367C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7056602B2 (en) * | 2002-09-04 | 2006-06-06 | Seco Tools Ab | Precipitation hardened wear resistant coating |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВОЛОСОВА М.А. Технологические принципы нанесения износостойких вакуумно-плазменных покрытий на режущий инструмент из керамики. Справочник. - Инженерный журнал, 2005, №8, с.46-47. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2801704C1 (ru) * | 2022-11-30 | 2023-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Способ изготовления режущих керамических пластин |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Denkena et al. | Influence of the cutting edge preparation method on characteristics and performance of PVD coated carbide inserts in hard turning | |
JP4778650B2 (ja) | 硬質材料がコーティングされた部材を作るための方法 | |
JP5879664B2 (ja) | 切削工具 | |
JP5482596B2 (ja) | 仕上げ面粗さに優れたcbnインサート | |
Chen et al. | Influence of agglomerated diamond abrasive wear on sapphire material removal behavior | |
CN112677061B (zh) | 一种钢铁打磨用钎焊金刚石磨盘及其制备方法 | |
WO2017170687A1 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
Saravanakumar et al. | Analysis of process parameters in surface grinding process | |
Huang et al. | Grinding characteristics of aluminium alloy 4032 with a brazed diamond wheel | |
Ishimarua et al. | Burr suppression using sharpened PCD cutting edge by ultraviolet-ray irradiation assisted polishing | |
JP2522278B2 (ja) | 電鋳薄刃砥石 | |
Rausch et al. | Grinding of hard-material-coated forming tools on machining centers | |
RU2491367C1 (ru) | Способ изготовления режущих керамических пластин из нитридной керамики | |
TW201345659A (zh) | 一種玻璃邊緣拋光之方法 | |
CN104669071B (zh) | 一种复合材料的磨抛加工工艺 | |
CN103057206B (zh) | 一种超耐磨陶瓷合金涂层刮刀及其制造方法 | |
Caitano et al. | Influence of finishing post-treatment on drill rake and margin surfaces in the drilling of SAE 4144M steel | |
Okada et al. | Evaluation of finished surface of cemented carbide by direct cutting using diamond-coated carbide end mill | |
CN106312819A (zh) | 一种硬脆薄片零件行星磨削砂轮快速修锐方法 | |
JP2000212743A (ja) | 耐剥離性に優れた表面被覆焼結合金およびその製法 | |
JP4344524B2 (ja) | エンドミルの製造方法 | |
Mathew et al. | Wear of silicon carbide wheel during grinding of intermetallic titanium aluminide | |
CN106334911A (zh) | 一种硬质合金圆刀片的加工工艺 | |
TWI523955B (zh) | Cutting edge cutting type cutting tool | |
US20200080607A1 (en) | Friction ring for a brake disk and related methods |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180301 |