RU2675872C1 - Cutting tool for handling products made of hard-to-cut materials - Google Patents

Cutting tool for handling products made of hard-to-cut materials Download PDF

Info

Publication number
RU2675872C1
RU2675872C1 RU2018104593A RU2018104593A RU2675872C1 RU 2675872 C1 RU2675872 C1 RU 2675872C1 RU 2018104593 A RU2018104593 A RU 2018104593A RU 2018104593 A RU2018104593 A RU 2018104593A RU 2675872 C1 RU2675872 C1 RU 2675872C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wear
cutting tool
layer
base
cutting
Prior art date
Application number
RU2018104593A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Москвитин
Сергей Александрович Москвитин
Антон Евгеньевич Губанов
Андрей Александрович Москвитин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина"
Priority to RU2018104593A priority Critical patent/RU2675872C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2675872C1 publication Critical patent/RU2675872C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: group of inventions relates to a metal-cutting tool and method of its manufacture and can be used in the processing of products from hard-to-cut materials with mills. Cutting tool contains a working part with a carbide base, on which a multi-layer wear-resistant coating is formed by physical vapor deposition on the surface of this base, comprising at least an intermediate layer, deposited on the rough surfaces of the front and rear surfaces of the base and including at least one of the metal nitrides from the series Ti, Zr, Nb, Cr, Hf, and a wear-resistant layer formed of TiB2 on the surface of the intermediate layer, and cutting edges formed at the intersection of the front and rear surfaces of the base. These intermediate and wear-resistant layers are applied at a pulse supply frequency of up to 250 Hz, a pulse duration of more than 150 mcs and a floating potential on the substrate.EFFECT: resistance of the cutting tool is increased.8 cl, 5 dwg

Description

Область техники.The field of technology.

Настоящее изобретение относится к металлорежущему инструменту и способу его изготовления, в частности к режущим пластинам и фрезам, используемым для обработки изделий из трудно обрабатываемых материалов, в том числе из титана и его сплавов.The present invention relates to a metal-cutting tool and a method for its manufacture, in particular to cutting inserts and milling cutters used for processing products from difficult-to-process materials, including titanium and its alloys.

Уровень техники.The level of technology.

При обработке изделий из титана и его сплавов процесс резания сопровождается высокой температурой и эффектом упрочнения стружки, а также значительными знакопеременными нагрузками, действующими на рабочую часть режущего инструмента.When processing products from titanium and its alloys, the cutting process is accompanied by a high temperature and hardening effect of the chips, as well as significant alternating loads acting on the working part of the cutting tool.

Кроме того процесс обработки материалов резанием сопровождается не симметричным нагружением режущего клина рабочей части режущего инструмента. Это обусловлено тем, что со стороны передней поверхности режущего клина происходит упругопластическое деформирование обрабатываемого материала с потерей его прочности и разрушением, а со стороны задней поверхности - упругая и частично пластическая деформация обрабатываемого материала с увеличением его прочности.In addition, the process of processing materials by cutting is accompanied by non-symmetrical loading of the cutting wedge of the working part of the cutting tool. This is due to the fact that from the side of the front surface of the cutting wedge, elastoplastic deformation of the processed material occurs with a loss of its strength and destruction, and from the side of the back surface, elastic and partially plastic deformation of the processed material with an increase in its strength.

В результате этого передняя и задняя поверхности испытывают значительные не симметрично расположенные относительно режущего клина термомеханические знакопеременные нагрузки. Это приводит к возникновению значительных тангенциальных напряжений как в самом режущем клине, в частности в области режущей кромки, так и на границе раздела твердосплавной основы и износостойкого покрытия, нанесенного на передние и задние поверхности, что существенно снижает работоспособность и стойкость режущего инструмента.As a result of this, the front and rear surfaces experience significant thermomechanical alternating loads that are not symmetrically located relative to the cutting wedge. This leads to significant tangential stresses both in the cutting wedge itself, in particular in the area of the cutting edge, and at the interface between the carbide base and the wear-resistant coating applied to the front and rear surfaces, which significantly reduces the working capacity and durability of the cutting tool.

Для повышения работоспособности и стойкости режущего инструмента используют твердую термостойкую основу его рабочей части, химически устойчивое, термостойкое и твердое покрытие, различную конфигурацию передней и задней поверхностей рабочей части режущего инструмента, а также различную конфигурацию режущей кромки.To increase the working capacity and durability of the cutting tool, a solid heat-resistant base of its working part, a chemically stable, heat-resistant and hard coating, a different configuration of the front and rear surfaces of the working part of the cutting tool, as well as a different configuration of the cutting edge are used.

Известны технические решения, позволяющие повысить стойкость режущего инструмента за счет специальной конфигурации режущей кромки и прилегающих к ней передней и задней поверхностей режущего клина рабочей части инструмента. Эти решения в определенной степени позволяют снизить внешнюю асимметрию нагружения режущего клина, но не позволяют в полной мере использовать потенциал твердосплавной основы и износостойкого покрытиям в условиях асимметрии нагружения режущего клина.Known technical solutions to improve the resistance of the cutting tool due to the special configuration of the cutting edge and the adjacent front and rear surfaces of the cutting wedge of the working part of the tool. These solutions to a certain extent can reduce the external asymmetry of the loading of the cutting wedge, but do not allow the full use of the potential of the carbide base and wear-resistant coatings under asymmetric loading of the cutting wedge.

Известны конструкции режущего инструмента (см., например, патент RU 2640483), где для повышения стойкости рабочей части режущего инструмента в качестве его твердосплавной основы используют твердые сплавы, содержащие (9…14)% Со, (0,2…1,5)% Cr3C2 и (84,5…90,8)% WC. При этом на твердосплавную основу наносят износостойкое покрытие, включающее износосотйкий слой из TiB2. При этом слой из TiB2 может быть нанесен методом химического осаждения из паровой фазы (CVD) или физического осаждения из паровой фазы (PVD).Known design of the cutting tool (see, for example, patent RU 2640483), where to increase the resistance of the working part of the cutting tool as its carbide base use hard alloys containing (9 ... 14)% Co, (0.2 ... 1.5) % Cr3C2 and (84.5 ... 90.8)% WC. At the same time, a wear-resistant coating is applied to the carbide base, including a wear-resistant layer of TiB2. In this case, the TiB2 layer can be deposited by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD).

При использовании метода CVD износостойкий слой из TiB2 имеет внутреннюю металлографическую текстуру от случайной ориентации до ориентации 001, что обеспечивает его высокую твердость и термостойкость, но при этом в нем могут возникать внутренние растягивающие напряжения, которые могут оказывать негативную роль на стойкость износостойкого покрытия в условиях асимметричного нагружения режущего клина.When using the CVD method, the wear-resistant TiB2 layer has an internal metallographic texture from random orientation to orientation 001, which ensures its high hardness and heat resistance, but it can cause internal tensile stresses that can have a negative role on the resistance of the wear-resistant coating under asymmetric conditions loading of the cutting wedge.

Для повышения стойкости режущего инструмента также используют многослойные покрытия, предназначенные специально для обработки титановых сплавов (см., например, патент RU 2478731). В данном патенте представлен режущий инструмент из твердого сплава с многослойным покрытием, нанесенным методом физического осаждения из паровой фазы. При этом многослойное покрытие включает промежуточный слой, служащий диффузным барьером между твердосплавной основой и износоустойчивым покрытием. Промежуточный слой состоит из нитридов металлов из ряда Al, Ti, Zr, а износоустойчивое покрытие состоит из первого слоя, расположенном на промежуточном слое и состоящего из TiB2 или оксида циркония или алюминия, второго адгезионного наноразмерного слоя, состоящего Ti или Zr, и поверхностного слоя, состоящего из чередующихся наннослоев сверхтвердого аморфного углерода и нанослоев металла из ряда Ti, Zr, Cr, W, причем внешний нанослой поверхностного слоя состоит из сверхтвердого аморфного углерода.To increase the resistance of the cutting tool also use multilayer coatings designed specifically for the treatment of titanium alloys (see, for example, patent RU 2478731). This patent provides a carbide cutting tool with a multilayer coating deposited by physical vapor deposition. Moreover, the multilayer coating includes an intermediate layer serving as a diffuse barrier between the carbide base and the wear-resistant coating. The intermediate layer consists of metal nitrides from the series Al, Ti, Zr, and the wear-resistant coating consists of a first layer located on the intermediate layer and consisting of TiB2 or zirconium oxide or aluminum, a second adhesive nanoscale layer consisting of Ti or Zr, and a surface layer, consisting of alternating nano-layers of superhard amorphous carbon and metal nanolayers from the series Ti, Zr, Cr, W, and the outer nanolayer of the surface layer consists of superhard amorphous carbon.

Конструкция режущего инструмента, раскрытого в патенте RU 2478731, не позволяет достичь высокой стойкости. Это обусловлено тем, что слой из TiB2, нанесенный на твердосплавную основу методом физического осаждении из паровой фазы при обычных режимах, имеет столбчатую металлографическую структуру с преимущественной ориентацией 001, что существенно снижает его микротвердость (менее 40 ГПа) и, тем самым, отрицательно влияет на стойкость режущего инструмента.The design of the cutting tool disclosed in patent RU 2478731, does not allow to achieve high durability. This is due to the fact that the TiB2 layer deposited on the carbide base by physical vapor deposition under normal conditions has a columnar metallographic structure with a preferred orientation of 001, which significantly reduces its microhardness (less than 40 GPa) and, thus, negatively affects resistance of the cutting tool.

Известны исследования процесса формирования слоя из TiB2 на подложке их Si и Al2O3 методом физического осаждения из паровой фазы (Nils Nedfors, Aurelija Mockute, Justinas Palisaitis, Per

Figure 00000001
. Persson,
Figure 00000002
Figure 00000003
, Johanna Rosen, Influence of pulse frequency and bias on microstructure and mechanical properties of TiB2 coatings deposited by high power impulse magnetron sputtering, Surface & Coatings Technology (2016), doi: 10.1016/j.surfcoat.2016.06.086). Этот процесс предусматривает нанесение покрытий из TiB2 с помощью импульсов большой мощности при магнетронном распылении (HiPiMS) при частоте импульсов в диапазоне 200…1000 Гц. При этом слой из TiB2 имеет внутреннюю металлографическую текстуру от случайной ориентации до ориентации 001 и микротвердость до 49 ГПа, как и при использовании метода CVD. Он также имеет высокие остаточные внутренние напряжения 3,8 ГПа и не склонен к формированию в нем растягивающих напряжений в отличии от покрытия, полученного методом CVD. Это существенно повышает стойкость покрытия.Studies are known of the formation of a TiB2 layer on a Si and Al2O3 substrate by physical vapor deposition (Nils Nedfors, Aurelija Mockute, Justinas Palisaitis, Per
Figure 00000001
. Persson
Figure 00000002
Figure 00000003
, Johanna Rosen, Influence of pulse frequency and bias on microstructure and mechanical properties of TiB2 coatings deposited by high power impulse magnetron sputtering, Surface & Coatings Technology (2016), doi: 10.1016 / j.surfcoat.2016.06.086). This process involves the coating of TiB2 using high power pulses in magnetron sputtering (HiPiMS) at a pulse frequency in the range of 200 ... 1000 Hz. Moreover, the TiB2 layer has an internal metallographic texture from random orientation to orientation 001 and microhardness up to 49 GPa, as with the CVD method. It also has high residual internal stresses of 3.8 GPa and is not prone to the formation of tensile stresses in it, in contrast to the coating obtained by CVD. This significantly increases the durability of the coating.

При этом не были исследованы особенности занесения покрытий из TiB2 на твердосплавную основу режущего инструмента, имеющего режущий клин с рабочими поверхностями различной экспозиции и шероховатости, работающий в условиях асимметричного нагружения.In this case, the features of depositing TiB2 coatings onto the carbide base of a cutting tool having a cutting wedge with working surfaces of various exposures and roughness, operating under asymmetric loading were not investigated.

Известно, что величина шероховатостей поверхностей основы под износостойким покрытием существенно влияет на стойкость покрытия (см., например, Красный В.А. и Максаров В.В. Оценка влияния шероховатости поверхности на повышение прочности сцепления износостойкого покрытия. - Металлообработка, 2014, №5(83). стр. 47-51). В данной работе шероховатость поверхности оценивали по параметру Rz, учитывающему высоту наибольших выступов и впадин профиля поверхности, которые являются определяющими при формировании очагов отслоений между основой и износостойким покрытием. В соответствии с ГОСТ 2789-73 (СТ СЭВ 638-77) до 2017 года параметр Rz отражал высоту неровностей профиля по десяти точкам и определялся как сумма абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины, т.е. длины базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. При этом отмечено, что прочность сцепления износостойкого покрытия с основой увеличивается с увеличением шероховатости поверхности до определенного предела. Результаты данной работы не могут быть непосредственно использованы в конструкциях режущего инструмента, но они свидетельствуют о том, что, изменяя шероховатость основы под износостойким покрытием, можно оказывать существенное влияние на стойкость износостойкого покрытия с учетом особенностей нагружения рабочей части режущего инструментаIt is known that the magnitude of the roughness of the surfaces of the base under a wear-resistant coating significantly affects the durability of the coating (see, for example, Krasny V.A. and Maksarov V.V. Evaluation of the effect of surface roughness on increasing the adhesion strength of a wear-resistant coating. - Metalworking, 2014, No. 5 (83). Pp. 47-51). In this work, the surface roughness was estimated by the parameter Rz, taking into account the height of the largest protrusions and depressions of the surface profile, which are decisive in the formation of foci of delamination between the base and the wear-resistant coating. In accordance with GOST 2789-73 (ST SEV 638-77) until 2017, the parameter Rz reflected the height of the profile irregularities at ten points and was determined as the sum of the absolute values of the heights of the five largest projections of the profile and the depths of the five largest depressions of the profile within the base length, t. e. the length of the baseline used to highlight irregularities that characterize surface roughness. It was noted that the adhesion strength of the wear-resistant coating with the base increases with increasing surface roughness to a certain limit. The results of this work cannot be directly used in the designs of the cutting tool, but they indicate that, by changing the roughness of the base under a wear-resistant coating, it is possible to have a significant effect on the durability of the wear-resistant coating, taking into account the loading characteristics of the working part of the cutting tool

Задачей настоящего изобретения является создание режущего инструмента из твердого сплава с многослойным износостойким покрытием повышенной стойкости, нанесенным методом физического осаждения из паровой фазы на шероховатую поверхность основы и содержащим слой из TiB2 высокой твердости с высокими значениями сжимающих внутренних напряжений,An object of the present invention is to provide a carbide cutting tool with a multilayer wear-resistant coating of increased resistance deposited by physical vapor deposition onto a rough surface of a substrate and containing a layer of TiB2 of high hardness with high compressive internal stresses,

Задачей настоящего изобретения также является разработка способа изготовления режущего инструмента с твердосплавной основой и многослойным износостойким покрытием повышенной стойкости, содержим слой из TiB2 высокой твердости, нанесенный методом физического осаждения из паровой фазы.The present invention is also the development of a method of manufacturing a cutting tool with a carbide base and a multi-layer wear-resistant coating of high resistance, contain a layer of TiB2 of high hardness, deposited by physical vapor deposition.

Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION

Указанный технический результат достигается посредством совокупности признаков, приведенных в соответствующих пунктах формулы изобретения.The specified technical result is achieved through a combination of features described in the relevant claims.

При этом режущий инструмент содержит твердосплавную основу и сформированное методом физического осаждения из паровой фазы на поверхности этой основы многослойное износостойкое покрытие.Moreover, the cutting tool contains a carbide base and a multilayer wear-resistant coating formed by the method of physical vapor deposition on the surface of this base.

Многослойное износостойкое покрытие включает, по меньшей мере, промежуточный слой, нанесенный на переднюю и заднюю поверхности основы, и включающий, по меньшей мере, один из нитридов металлов из ряда Ti, Zr, Nb, Cr, Hf и износостойкий слой сформирован на поверхности промежуточного слоя из TiB2.The multilayer wear-resistant coating includes at least an intermediate layer deposited on the front and rear surfaces of the base, and comprising at least one of the metal nitrides from the series Ti, Zr, Nb, Cr, Hf and a wear-resistant layer is formed on the surface of the intermediate layer from TiB2.

Режущий инструмент также содержит режущие кромки, образованные на пересечении передней и задней поверхностей.The cutting tool also contains cutting edges formed at the intersection of the front and rear surfaces.

Согласно изобретению микротвердость износостойкого слоя выбрана из диапазона (40…60) ГПА, причем на расстоянии, по меньшей мере, до 0,5 мм и более от режущей кромки в каждом поперечном сечении режущего клина, перпендикулярном режущей кромке, набольшая высота профиля неровностей сопряжения основы и износостойкого покрытия на передней поверхности выбрана из диапазона (0,8…1,8) мкм, а на задней поверхности выбрана из диапазона (0,5…1,2) мкм.According to the invention, the microhardness of the wear-resistant layer is selected from the range (40 ... 60) GPA, and at a distance of at least 0.5 mm or more from the cutting edge in each cross section of the cutting wedge perpendicular to the cutting edge, the highest profile height of the unevenness of the base and a wear-resistant coating on the front surface is selected from the range (0.8 ... 1.8) microns, and on the back surface is selected from the range (0.5 ... 1.2) microns.

В соответствии с одним предпочтительным исполнением режущего инструмента внутренние остаточные механические напряжения в износостойком слое TiB2 выбраны из диапазона (3,5…4,1) ГПа, и он имеет внутреннюю структуру с текстурированными наноколоночными зернами с ориентацией 001 с аморфной В-фазой в границах зерен.In accordance with one preferred embodiment of the cutting tool, the internal residual mechanical stresses in the wear-resistant TiB2 layer are selected from the range (3.5 ... 4.1) GPa, and it has an internal structure with textured nanocolumn grains with orientation 001 with an amorphous B phase in grain boundaries .

В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущего инструмента набольшая высота профиля неровностей сопряжения основы и износостойкого покрытия на передней поверхности больше, чем по задней поверхности, при этом их отношение выбрано из диапазона 1,2…2,5.In accordance with another preferred embodiment of the cutting tool, the highest profile height of the unevenness of the mating base and wear-resistant coating on the front surface is greater than on the rear surface, while their ratio is selected from the range of 1.2 ... 2.5.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущего инструмента на расстоянии, по меньшей мере, до 0,5 мм и более от режущей кромки в каждом поперечном сечении режущего клина, перпендикулярном режущей кромке, набольшая высота профиля шероховатости передней поверхности сверху слоя из TiB2 выбрана из диапазона (0,5…1,7) мкм и по задней поверхности выбрана из диапазона (0,45…1,2) мкм, а набольшая высота профиля неровностей сопряжения промежуточного слоя и износостойкого слоя из TiB2 на передней поверхности выбрана из диапазона (0,6…1,8) мкм, а на задней поверхности выбрана из диапазона (0,45…1,2) мкм.In accordance with another preferred embodiment of the cutting tool at a distance of at least 0.5 mm or more from the cutting edge in each cross section of the cutting wedge perpendicular to the cutting edge, the largest height of the roughness profile of the front surface on top of the TiB2 layer is selected from the range ( 0.5 ... 1.7) microns and on the back surface is selected from the range (0.45 ... 1.2) microns, and the highest profile height of the irregularities of the interface between the intermediate layer and the wear-resistant TiB2 layer on the front surface is selected from the range (0.6 ... 1.8) microns, and and the rear surface is selected from the range of (0.45 ... 1.2) microns.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущего инструмента промежуточный слой выполнен из TiN, при этом толщина промежуточного слоя выбрана из диапазона (0,7…1,2) мкм, толщина слоя из TiB2 выбрана из диапазона (2,0…5,1) мкм, а отношение толщины слоя из TiB2 к толщине промежуточного слоя выбрано из диапазона (1,9…5,4).In accordance with another preferred embodiment of the cutting tool, the intermediate layer is made of TiN, while the thickness of the intermediate layer is selected from the range (0.7 ... 1.2) μm, the thickness of the layer from TiB2 is selected from the range (2.0 ... 5.1) μm and the ratio of the thickness of the TiB2 layer to the thickness of the intermediate layer is selected from the range (1.9 ... 5.4).

В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущего инструмента на расстоянии, по меньшей мере, до 0,5 мм и более от режущей кромки в каждом поперечном сечении режущего клина, перпендикулярном режущей кромке, среднее арифметическое отклонение профиля неровностей, определенное как среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины, передней поверхности сверху слоя из TiB2 выбрано из диапазона (0,13…0,38) мкм, а задней поверхности выбрано из диапазона (0,09…0,2) мкм, при этом их отношение выбрано из диапазона 1,3…2,7.In accordance with another preferred embodiment of the cutting tool at a distance of at least 0.5 mm or more from the cutting edge in each cross section of the cutting wedge perpendicular to the cutting edge, the arithmetic mean deviation of the irregularity profile, defined as the arithmetic mean of the absolute values of the deviations profile within the base length, the front surface on top of the TiB2 layer is selected from the range (0.13 ... 0.38) microns, and the back surface is selected from the range (0.09 ... 0.2) microns, and their ratio is selected from Range 1.3 ... 2.7.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущий инструмент выполнен в виде односторонней или двухсторонней режущей пластины с противоположно расположенными передними и базовыми поверхностями, через которые проходит крепежное отверстие.In accordance with another preferred embodiment, the cutting tool is made in the form of a single or double-sided cutting insert with opposite front and base surfaces through which the mounting hole passes.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущий инструмент выполнен в виде концевой фрезы с винтовым расположением режущих кромок.In accordance with another preferred embodiment, the cutting tool is made in the form of an end mill with a helical arrangement of cutting edges.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущий инструмент выполнен в виде фрезы с механическим креплением сменных режущих пластин, на которые нанесено многослойное износостойкое покрытие.In accordance with another preferred embodiment, the cutting tool is made in the form of a milling cutter with mechanical fastening of replaceable cutting inserts on which a multilayer wear-resistant coating is applied.

В соответствии с изобретением предложен способ изготовления режущего инструмента. Он включает нанесение методом физического осаждения из паровой фазы на передние и задние поверхности режущего клина рабочей части режущего инструмента, выполненной из твердого сплава, по меньшей мере, промежуточного слоя включающего, по меньшей мере, один из нитридов металлов из ряда Ti, Zr, Nb, Cr, Hf и износостойкого слоя TiB2.In accordance with the invention, a method for manufacturing a cutting tool. It includes the application by physical vapor deposition onto the front and rear surfaces of the cutting wedge of the working part of the cutting tool made of a hard alloy of at least an intermediate layer comprising at least one of metal nitrides from the series Ti, Zr, Nb, Cr, Hf and wear-resistant TiB2 layer.

При этом согласно изобретению промежуточный слой наносят на поверхности твердосплавной основы, у которой на расстоянии, по меньшей мере, до 0,5 мм и более от режущей кромки в каждом поперечном сечении режущего клина, перпендикулярном режущей кромке, набольшая высота профиля шероховатости поверхности твердосплавной основы передней поверхности выбрана из диапазона (0,8…1,8) мкм, а задней поверхности выбрана из диапазона (0,5…1,2) мкм, а износостойкий слой TiB2 наносят на поверхность промежуточного слоя.Moreover, according to the invention, the intermediate layer is applied on the surface of the carbide base, in which at a distance of at least 0.5 mm or more from the cutting edge in each cross section of the cutting wedge perpendicular to the cutting edge, the largest surface roughness profile of the carbide base is front the surface is selected from the range (0.8 ... 1.8) microns, and the back surface is selected from the range (0.5 ... 1.2) microns, and a wear-resistant TiB2 layer is applied to the surface of the intermediate layer.

В соответствии с одним из предпочтительных исполнений способа износостойкий слой TiB2 наносят при частоте подачи импульсов до 250 Гц, длительности импульсов более 150 мкс и плавающем потенциале на подложке.In accordance with one preferred embodiment of the method, a wear-resistant TiB2 layer is applied at a pulse frequency of up to 250 Hz, a pulse duration of more than 150 μs and a floating potential on the substrate.

В соответствии с другим из предпочтительных исполнений способа промежуточный слой наносят из TiN толщиной, выбранной из диапазона (0,7…1,2) мкм, а износостойкий слой из TiB2 - толщиной, выбранной из диапазона (2,0…5,1) мкм.According to another preferred embodiment of the method, the intermediate layer is applied from TiN with a thickness selected from the range (0.7 ... 1.2) μm, and the wear-resistant layer from TiB2 is applied from a thickness selected from the range (2.0 ... 5.1) μm .

Для лучшего понимания, но только в качестве примера, изобретение далее будет описано с отсылками к приложенным чертежам, где изображена конструкция режущего инструмента и схематично фрагмент многослойного износостойкого покрытия.For a better understanding, but only as an example, the invention will now be described with reference to the attached drawings, which depict the design of the cutting tool and a schematic fragment of a multilayer wear-resistant coating.

На фиг. 1 изображен в перспективе режущий инструмент с многослойным износостойким покрытием, выполненный в виде односторонней сменной режущей пластины (10а);In FIG. 1 shows a perspective view of a cutting tool with a multilayer wear-resistant coating, made in the form of a single-sided interchangeable cutting insert (10a);

на фиг. 2 структурно изображен фрагмент износостойкого покрытия, нанесенного на рабочую часть режущего инструмента, изображенного на фиг.1, 3, 4, 5;in FIG. 2 structurally depicts a fragment of a wear-resistant coating applied to the working part of the cutting tool shown in figures 1, 3, 4, 5;

На фиг. 3 изображен в перспективе режущий инструмент с многослойным износостойким покрытием, выполненный в: виде двухсторонней сменной режущей пластины (10b);In FIG. 3 shows a perspective view of a cutting tool with a multi-layer wear-resistant coating, made in the form of: a double-sided replaceable cutting insert (10b);

на фиг. 4 изображен в перспективе режущий инструмент с многослойным износостойким покрытием, выполненный в виде концевой фрезы (10с);in FIG. 4 shows in perspective a cutting tool with a multilayer wear-resistant coating, made in the form of an end mill (10s);

на фиг. 5 изображен в перспективе режущий инструмент, выполненный в виде концевой фрезы (10d) с механическим креплением сменных режущих пластин.in FIG. 5 shows a perspective view of a cutting tool made in the form of an end mill (10d) with mechanical fastening of interchangeable cutting inserts.

Детальное описание устройства.Detailed description of the device.

Режущий инструмент 10 может быть выполнен в виде сменной режущей пластины (10а,b) или концевых фрез с винтовым расположением режущих кромок (10с). Ржущий инструмент также может быть выполнен в виде фрез концевых (10d), торцевых или дисковых с механическим креплением сменных режущих пластин. При этом сменные режущие пластины могут иметь прямолинейные или криволинейные режущие кромки. Основа режущей части инструмента, на которую наносят многослойное износостойкое покрытие, может быть выполнена из порошков, содержащих карбиды вольфрама. Далее более подробно рассмотрим фигуры 1-5.The cutting tool 10 can be made in the form of a removable cutting insert (10a, b) or end mills with a helical arrangement of cutting edges (10c). The rusting tool can also be made in the form of end (10d), end or disk mills with mechanical fastening of interchangeable cutting inserts. In this case, interchangeable cutting inserts may have straight or curved cutting edges. The base of the cutting part of the tool, on which a multilayer wear-resistant coating is applied, can be made of powders containing tungsten carbides. Next, we consider in more detail figures 1-5.

В качестве примера на фиг. 1 изображен в перспективе режущий инструмент с многослойным износостойким покрытием, выполненный в виде сменной режущей пластины 10а, имеющей твердосплавную основу 12.As an example in FIG. 1 shows a perspective view of a cutting tool with a multilayer wear-resistant coating, made in the form of a replaceable cutting insert 10a having a carbide base 12.

На поверхности твердосплавной основы 12 сформировано методом физического осаждения из паровой фазы многослойное износостойкое покрытие 14.A multilayer wear-resistant coating 14 is formed on the surface of the carbide base 12 by physical vapor deposition.

Оно включает, по меньшей мере, промежуточный слой 16, нанесенный на переднюю 18 и заднюю 20 поверхности основы 12. Он включает, по меньшей мере, один из нитридов металлов из ряда Ti, Zr, Nb, Cr, Hf.It includes at least an intermediate layer 16 deposited on the front 18 and rear 20 of the surface of the base 12. It includes at least one of the metal nitrides from the series Ti, Zr, Nb, Cr, Hf.

Износостойкий слой 22 сформирован из TiB2 на поверхности промежуточного слоя 16. На пересечении передней 18 и задней 20 поверхностей образованны режущие кромки 24.A wear resistant layer 22 is formed of TiB2 on the surface of the intermediate layer 16. Cutting edges 24 are formed at the intersection of the front 18 and rear 20 surfaces.

В соответствии с изобретением микротвердость износостойкого слоя 14 выбрана из диапазона (40…60) ГПА. Причем на расстоянии, по меньшей мере, до 0,5 мм и более от режущей кромки 24 в каждом поперечном сечении режущего клина 26, перпендикулярном режущей кромке 24, набольшая высота профиля неровностей сопряжения поверхности основы 12 и износостойкого покрытия 14 на передней поверхности 18 Rz1 выбрана из диапазона (0,8…1,8) мкм, а на задней поверхности 20 Rz2 выбрана из диапазона (0,5…1,2) мкм.In accordance with the invention, the microhardness of the wear-resistant layer 14 is selected from the range of (40 ... 60) GPA. Moreover, at a distance of at least 0.5 mm or more from the cutting edge 24 in each cross section of the cutting wedge 26, perpendicular to the cutting edge 24, the highest profile height of the surface irregularities of the base 12 and the wear-resistant coating 14 on the front surface 18 Rz1 is selected from the range (0.8 ... 1.8) microns, and on the back surface 20 Rz2 is selected from the range (0.5 ... 1.2) microns.

В данном случае набольшая высота профиля неровностей сопряжения поверхности основы 12 и износостойкого покрытия 14 определена как сумма высоты наибольшего выступа и глубины наибольшей впадины профиля в пределах базовой длины.In this case, the highest profile height of the surface irregularities of the base 12 and the wear-resistant coating 14 is defined as the sum of the height of the largest protrusion and the depth of the largest profile cavity within the base length.

В качестве длины базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость передней 16 и задней 18 поверхностей режущего клина 26, использованы числовые значения базовой длины в соответствии п. 10 и таблицей 6 ГОСТ 2789-73 с изм. от 30.10.2017 года. При этом длина оценки может быть, по меньшей мере, до 0,5 мм от режущей кромки 24 и более.As the length of the baseline used to highlight irregularities characterizing the roughness of the front 16 and rear 18 surfaces of the cutting wedge 26, the numerical values of the base length are used in accordance with clause 10 and table 6 of GOST 2789-73 as amended. dated October 30, 2017. Moreover, the evaluation length may be at least up to 0.5 mm from the cutting edge 24 or more.

Разная величина набольшей высоты профиля неровностей сопряжения передней 18 и задней 20 поверхностей режущего клина 26 с износостойким покрытием 14 обеспечивает разные условия сцепления износостойкого покрытия с основой и взаимодействия рабочих поверхностей с обрабатываемым материалом, что позволяет при определенных режимах обработки существенно снизить как саму асимметрию нагружения режущего клина, так и ее влияние на стойкость износостойкого покрытия и режущего инструмента в целом. Предложенное техническое решение особенно эффективно при работе на тяжелых режимах, для которых характерны относительно высокие скорости резания и большие подачи особенно при работе инструмента в закрытом пазу.The different values of the greatest height profile of the irregularities in the interface of the front 18 and rear 20 surfaces of the cutting wedge 26 with the wear-resistant coating 14 provide different conditions for the adhesion of the wear-resistant coating to the base and the interaction of the working surfaces with the material to be processed, which can significantly reduce the asymmetry of loading of the cutting wedge under certain processing conditions , and its effect on the durability of the wear-resistant coating and the cutting tool as a whole. The proposed technical solution is especially effective when working in heavy conditions, which are characterized by relatively high cutting speeds and high feeds, especially when the tool is in a closed groove.

В соответствии с одним предпочтительным исполнением режущего инструмента 10 внутренние остаточные механические напряжения в износостойком слое TiB2 22 выбраны из диапазона (3,5…4,1) ГПа, и он имеет внутреннюю структуру с текстурированными наноколоночными зернами с ориентацией 001 с аморфной В-фазой в границах зерен, Это обеспечивает верхний предел микротвердости до 60 ГПа.In accordance with one preferred embodiment of the cutting tool 10, the internal residual mechanical stresses in the wear-resistant layer of TiB2 22 are selected from the range (3.5 ... 4.1) GPa, and it has an internal structure with textured nanocolumn grains with orientation 001 with an amorphous B phase in grain boundaries, This provides an upper microhardness limit of up to 60 GPa.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущего инструмента 10 набольшая высота профиля неровностей Rz1 сопряжения поверхности основы 12 и износостойкого покрытия 14 на передней поверхности 18 больше, чем по задней поверхности 20 Rz2, при этом их отношение Rz1 / Rz2 выбрано из диапазона 1,2…2,5.In accordance with another preferred embodiment of the cutting tool 10, the highest height profile of the roughnesses Rz1 of the mating surface of the base 12 and the wear-resistant coating 14 on the front surface 18 is greater than on the rear surface 20 Rz2, while their ratio Rz1 / Rz2 is selected from the range 1.2 ... 2 ,5.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущего инструмента 10 на расстоянии, по меньшей мере, до 0,5 мм и более от режущей кромки 24 в каждом поперечном сечении режущего клина 26, перпендикулярном режущей кромке 24 набольшая высота профиля шероховатости Rz3 передней поверхности 18 сверху износостойкого слоя 22 из TiB2 выбрана из диапазона (0,5…1,7) мкм и по задней поверхности 18 Rz4 выбрана из диапазона (0,45…1,2) мкм, а набольшая высота профиля неровностей сопряжения промежуточного слоя 16 и износостойкого слоя 22 из TiB2 на передней поверхности 18 Rz5 выбрана из диапазона (0,6…1,8) мкм, а на задней поверхности 20 Rz6 выбрана из диапазона (0,45…1,2) мкм.In accordance with another preferred embodiment of the cutting tool 10 at a distance of at least 0.5 mm or more from the cutting edge 24 in each cross section of the cutting wedge 26, perpendicular to the cutting edge 24, the greatest height of the roughness profile Rz3 of the front surface 18 from above the wear layer 22 of TiB2 is selected from the range (0.5 ... 1.7) microns and on the back surface 18 Rz4 is selected from the range (0.45 ... 1.2) microns, and the highest profile height of the irregularities of the conjugation of the intermediate layer 16 and the wear-resistant layer 22 of TiB2 on the front surface 18 Rz5 is selected from the range (0.6 ... 1.8) microns, and on the back surface 20 Rz6 is selected from the range (0.45 ... 1.2) microns.

Диапазоны и пределы величин шероховатостей (неровностей) Rz выбраны с одной стороны из условий обеспечения работоспособности режущего инструмента при обработке изделий из титана и его сплавов и, с другой стороны, обеспечения максимального влияния величин шероховатостей на условия сцепления износостойкого покрытия с основой и взаимодействия рабочих поверхностей с обрабатываемым материалом. При этом максимальное значение величин шероховатостей передних поверхностей 18 Rz1, Rz3 и минимальное значение величин шероховатостей Rz2, Rz4 задних поверхностей 20 соответствует максимальной величине подачи и скорости резания.The ranges and limits of the roughness values (roughnesses) Rz are selected on the one hand from the conditions for ensuring the operability of the cutting tool when processing products from titanium and its alloys and, on the other hand, to ensure the maximum effect of the roughness values on the adhesion conditions of the wear-resistant coating to the substrate and the interaction of working surfaces processed material. In this case, the maximum value of the roughness values of the front surfaces 18 Rz1, Rz3 and the minimum value of the roughness values Rz2, Rz4 of the rear surfaces 20 corresponds to the maximum feed rate and cutting speed.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущего инструмента 10 промежуточный слой 16 выполнен из TiN, при этом его толщина выбрана из диапазона (0,7…1,2) мкм, толщина слоя из TiB2 22 выбрана из диапазона (2,0…5,1) мкм, а отношение толщины слоя из TiB2 к толщине промежуточного слоя выбрано из диапазона (1,9…5,4). Толщина промежуточного слоя в пределах указанного диапазона обеспечивает выравнивание градиента твердостей между основой 12 и износостойким слоем 22. Толщина износостойкого слоя 22 в пределах указанного диапазона выбрана из условия обеспечения его прочности и износостойкости.In accordance with another preferred embodiment of the cutting tool 10, the intermediate layer 16 is made of TiN, while its thickness is selected from the range (0.7 ... 1.2) μm, the thickness of the layer from TiB2 22 is selected from the range (2.0 ... 5.1 ) μm, and the ratio of the thickness of the TiB2 layer to the thickness of the intermediate layer is selected from the range (1.9 ... 5.4). The thickness of the intermediate layer within the specified range provides equalization of the gradient of hardness between the base 12 and the wear-resistant layer 22. The thickness of the wear-resistant layer 22 within the specified range is selected from the condition of ensuring its strength and wear resistance.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением режущего инструмента 10 на расстоянии, по меньшей мере, до 0,5 мм и более от режущей кромки 24 в каждом поперечном сечении режущего клина 26, перпендикулярном режущей кромке 24, среднее арифметическое отклонение профиля неровностей, определенное как среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины, передней поверхности 18 Ra1 сверху износостойкого слоя 22 из TiB2 выбрано из диапазона (0,13…0,38) мкм, а задней поверхности 20 Ra2 выбрано из диапазона (0,09…0,2) мкм, при этом их отношение Ra1 / Ra2 выбрано из диапазона 1,3…2,7.According to another preferred embodiment of the cutting tool 10 at a distance of at least 0.5 mm or more from the cutting edge 24 in each cross section of the cutting wedge 26, perpendicular to the cutting edge 24, the arithmetic mean deviation of the profile of the irregularities, defined as the arithmetic mean from the absolute values of the profile deviations within the base length, the front surface of 18 Ra1 on top of the wear-resistant layer 22 of TiB2 is selected from the range (0.13 ... 0.38) μm, and the rear surface of 20 Ra2 is selected from the range of (0.09 ... 0.2 ) μm, p and that their ratio Ra1 / Ra2 is selected from the range of 1.3 ... 2.7.

Пределы набольших высот профиля шероховатости передней 18 и задней 20 поверхностей режущего клина 26 сверху износостойкого покрытия 14 Ra1 и Ra2 выбраны из условия обеспечения работоспособности режущего инструмента и набольшей высота профиля неровностей Rz1 и Rz2 сопряжения поверхности основы 12 и износостойкого покрытия 14 и твердосплавной основы под износостойким покрытием. Это обусловлено тем, что для режущего инструмента, в связи с малой толщиной износостойкого покрытия, шероховатость поверхности сверху износостойкого покрытия во многом повторяет профиль поверхности основы 12. В качестве длины базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость передней 18 и задней 20 поверхностей режущего клина 26, по параметру Ra1 и Ra2 использованы числовые значения базовой длины в соответствии с п. 10 и таблицей 5 ГОСТ 2789-73.The limits of the highest heights of the roughness profile of the front 18 and rear 20 surfaces of the cutting wedge 26 on top of the wear-resistant coating 14 Ra1 and Ra2 are selected from the condition of ensuring the operability of the cutting tool and the highest profile height of the irregularities Rz1 and Rz2 of the interface between the surface of the base 12 and the wear-resistant coating 14 and the carbide base under the wear-resistant coating . This is because for the cutting tool, due to the small thickness of the wear-resistant coating, the surface roughness on top of the wear-resistant coating largely repeats the surface profile of the base 12. As the length of the baseline used to highlight irregularities characterizing the roughness of the front 18 and rear 20 surfaces of the cutting wedge 26, according to the parameter Ra1 and Ra2, numerical values of the base length are used in accordance with paragraph 10 and table 5 of GOST 2789-73.

В соответствии с настоящим изобретением способ изготовления режущего инструмента 10 включат нанесение методом физического осаждения из паровой фазы на его передние 18 и задние 20 поверхности режущего клина 26 рабочей части режущего инструмента 10, выполненной из твердого сплава, по меньшей мере, промежуточного слоя 16, включающего, по меньшей мере, один из нитридов металлов из ряда Ti, Zr, Nb, Cr, Hf и износостойкого слоя 22 из TiB2.In accordance with the present invention, a method of manufacturing a cutting tool 10 will include applying by physical vapor deposition onto its front 18 and rear 20 surfaces of the cutting wedge 26 of the working part of the cutting tool 10 made of carbide, at least an intermediate layer 16, including at least one of the metal nitrides of the series Ti, Zr, Nb, Cr, Hf and wear layer 22 of TiB2.

Согласно изобретению наносят вначале промежуточный слой 16 на поверхности твердосплавной основы 12, у которой на расстоянии, по меньшей мере, до 0,5 мм и более от режущей кромки 24 в каждом поперечном сечении режущего клина 26, перпендикулярном режущей кромке 24, набольшая высота профиля шероховатости поверхности твердосплавной основы 12 передней поверхности 18 Rz1 выбрана из диапазона (0,8.…1,8) мкм, а задней поверхности 20 Rz2 выбрана из диапазона (0,5…1,2) мкм.According to the invention, an intermediate layer 16 is first applied on the surface of the carbide base 12, in which at the distance of at least 0.5 mm or more from the cutting edge 24 in each cross section of the cutting wedge 26, perpendicular to the cutting edge 24, the highest roughness profile height the surface of the carbide base 12 of the front surface 18 Rz1 is selected from the range (0.8... 1.8) microns, and the rear surface 20 Rz2 is selected from the range (0.5 ... 1.2) microns.

Затем на поверхность промежуточного слоя 16 наносят износостойкий слой 22 из TiB2.Then, a wear resistant layer 22 of TiB2 is applied to the surface of the intermediate layer 16.

Согласно одному из предпочтительных исполнений способа износостойкий слой 22 TiB2 наносят при частоте подачи импульсов до 250 Гц, длительности импульсов более 150 мкс и плавающем потенциале на подложке.According to one preferred embodiment of the method, a wear-resistant TiB2 layer 22 is applied at a pulse frequency of up to 250 Hz, a pulse duration of more than 150 μs and a floating potential on the substrate.

В соответствии с другим предпочтительным исполнением способа промежуточный слой 16 наносят из TiN толщиной, выбранной из диапазона (0,7…1,2) мкм, а износостойкий слой 22 из TiB2 наносят толщиной, выбранной из диапазона (2,0…5,1) мкм.In accordance with another preferred embodiment of the method, the intermediate layer 16 is applied from TiN with a thickness selected from the range (0.7 ... 1.2) μm, and the wear-resistant layer 22 from TiB2 is applied from a thickness selected from the range (2.0 ... 5.1) microns.

Пример использования изобретения.An example of the use of the invention.

Рассмотрим более подробно осуществление способа изготовления режущего инструмента 10 на примере сменной режущей пластины 10а SOMW09T308EN. Эта пластина была выполнена из твердого сплава, содержащего (9…14)% Со, (0,2…1,5)% Cr3C2 и (84,5…90,8)% WC. Перед нанесением износостойкого покрытия передние 18 и задние 20 поверхности сменной режущей пластины 10а подвергали влажной пескаструйной обработке до получения указанной выше набольшей высоты профиля шероховатостей Rz1 и Rz2 поверхности основы 12.Let us consider in more detail the implementation of the method of manufacturing a cutting tool 10 for example, a replaceable cutting insert 10a SOMW09T308EN. This plate was made of a hard alloy containing (9 ... 14)% Co, (0.2 ... 1.5)% Cr3C2 and (84.5 ... 90.8)% WC. Before applying the wear-resistant coating, the front 18 and rear 20 surfaces of the interchangeable cutting insert 10a were subjected to wet sandblasting to obtain the aforementioned highest profile height of roughnesses Rz1 and Rz2 of the surface of the base 12.

Нанесение износостойкого покрытия осуществляли на установке СС800/9 CemeCon AG. Вначале наносили промежуточный слой из TiN с использованием горизонтально расположенного катода из Ti в среде азота. Затем на этот слой наносили износостойкий слой с использованием горизонтально расположенного катода из TiB2 в режиме HiPIMC при мощности 2 кВт., длительности импульса 200 мкс, частоте подачи импульсов 200 Гц при плавающем потенциале на подложке.The wear-resistant coating was applied on a CC800 / 9 CemeCon AG installation. Initially, an intermediate layer of TiN was applied using a horizontally located Ti cathode in a nitrogen atmosphere. Then, a wear-resistant layer was applied to this layer using a horizontally located TiB2 cathode in HiPIMC mode at a power of 2 kW., A pulse duration of 200 μs, a pulse frequency of 200 Hz at a floating potential on the substrate.

Сменные режущие пластины 10а устанавливали на торцевую фрезу диаметром 50 мм. Далее торцевую фрезу устанавливали в шпиндель фрезерного станка HAAS VF-2S5 и фрезеровали на различных режимах по плоскости заготовку из титанового сплава ВТ-23.Replaceable cutting inserts 10a were mounted on an end mill with a diameter of 50 mm. Next, the end mill was installed in the spindle of the HAAS VF-2S5 milling machine and the VT-23 titanium alloy blank was milled in various modes along the plane.

При этом стойкость одной режущей кромки 24 при максимальном износе по задней поверхности 20, равном 0,4 мм, и следующих режимах резания: скорость резания Vc=35 м/мин., подача на зуб fz=0,15 мм/зуб., глубина фрезерования ар=4 мм и ширина фрезерования ае=32,5 мм, составила 77 мин.The resistance of one cutting edge 24 at maximum wear on the rear surface 20 of 0.4 mm and the following cutting conditions: cutting speed V c = 35 m / min., Feed per tooth f z = 0.15 mm / tooth. , the milling depth a p = 4 mm and the milling width a e = 32.5 mm, amounted to 77 minutes

Таким образом, предложенное изобретение позволяет существенно повысить стойкость металлорежущего инструмента при обработке изделий из титанового сплава при повышенных режимах резания.Thus, the proposed invention can significantly increase the resistance of a metal-cutting tool when processing products made of titanium alloy at high cutting conditions.

Хотя настоящее изобретение было описано с определенной степенью детализации, следует понимать, что его различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от существа и объема изобретения, изложенного в приведенной ниже формуле изобретения.Although the present invention has been described with a certain degree of detail, it should be understood that its various changes and modifications can be made without departing from the essence and scope of the invention set forth in the claims below.

Claims (8)

1. Режущий инструмент для обработки изделий из труднообрабатываемых материалов, содержащий рабочую часть с твердосплавной основой, на которой сформировано методом физического осаждения из паровой фазы на поверхности этой основы многослойное износостойкое покрытие, включающее по меньшей мере промежуточный слой, нанесенный на шероховатые переднюю и заднюю поверхности твердосплавной основы и включающий по меньшей мере один из нитридов металлов из ряда Ti, Zr, Nb, Cr, Hf, и износостойкий слой, сформированный из TiB2 на поверхности промежуточного слоя, и режущие кромки, образованные на пересечении передней и задней поверхностей основы, отличающийся тем, что износостойкий слой содержит внутреннюю структуру с текстурированными наноколоночными зернами с ориентацией 001 с аморфной В-фазой в границах зерен, при этом его микротвердость выбрана в диапазоне (40…60) ГПА, а внутренние остаточные механические напряжения в нем находятся в диапазоне (3,5…4,1) ГПа.1. A cutting tool for processing products from hard materials, containing a working part with a carbide base, on which a multilayer wear-resistant coating is formed by physical vapor deposition on the surface of this base, including at least an intermediate layer deposited on the rough front and rear surfaces of the carbide a base and comprising at least one of a series of metal nitrides of the series Ti, Zr, Nb, Cr, Hf, and a wear-resistant layer formed of TiB2 on the surface of the intermediate layer, and cutting edges formed at the intersection of the front and rear surfaces of the base, characterized in that the wear-resistant layer contains an internal structure with textured nanocolumn grains with an orientation of 001 with an amorphous B phase in the grain boundaries, while its microhardness is selected in the range (40 ... 60) GPA, and the internal residual mechanical stresses in it are in the range (3.5 ... 4.1) GPa. 2. Режущий инструмент по п. 1, отличающийся тем, что промежуточный слой выполнен из TiN, при этом его толщина выбрана из диапазона (0,7…1,2) мкм, толщина износостойкого слоя из TiB2 выбрана из диапазона (2,0…5,1) мкм, а отношение толщины износостойкого слоя из TiB2 к толщине промежуточного слоя выбрано из диапазона (1,9…5,4).2. The cutting tool according to claim 1, characterized in that the intermediate layer is made of TiN, while its thickness is selected from the range (0.7 ... 1.2) microns, the thickness of the wear-resistant layer of TiB2 is selected from the range (2.0 ... 5.1) microns, and the ratio of the thickness of the wear-resistant TiB2 layer to the thickness of the intermediate layer is selected from the range (1.9 ... 5.4). 3. Режущий инструмент по п. 1, отличающийся тем, что наибольшая высота профиля неровностей сопряжения (Rz1) основы и износостойкого покрытия на передней поверхности больше, чем по задней поверхности (Rz2).3. The cutting tool according to claim 1, characterized in that the maximum height of the profile of the irregularities of the interface (Rz1) of the base and the wear-resistant coating on the front surface is greater than on the back surface (Rz2). 4. Режущий инструмент по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что его рабочая часть выполнена в виде односторонней или двухсторонней режущей пластины с противоположно расположенными передними и базовыми поверхностями, через которые проходит крепежное отверстие.4. The cutting tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that its working part is made in the form of a one-sided or two-sided cutting insert with opposite front and base surfaces through which the mounting hole passes. 5. Режущий инструмент по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что он выполнен в виде концевой фрезы, рабочая часть которой содержит винтовые режущие кромки.5. The cutting tool according to one of paragraphs. 1-3, characterized in that it is made in the form of an end mill, the working part of which contains helical cutting edges. 6. Режущий инструмент по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что он выполнен в виде фрезы, рабочая часть которой выполнена в виде механически закрепленных сменных режущих пластин.6. The cutting tool according to one of paragraphs. 1-3, characterized in that it is made in the form of a mill, the working part of which is made in the form of mechanically fixed interchangeable cutting inserts. 7. Способ изготовления режущего инструмента для обработки изделий из труднообрабатываемых материалов, включающий нанесение методом физического осаждения из паровой фазы на поверхности твердосплавной основы рабочей части режущего инструмента износостойкого покрытия, включающего по меньшей мере промежуточный слой, нанесенный на шероховатые передние и задние поверхности твердосплавной основы и включающий по меньшей мере один из нитридов металлов из ряда Ti, Zr, Nb, Cr, Hf, и износостойкий слой из TiB2, отличающийся тем, что указанные промежуточный слой и износостойкий слой наносят при частоте подачи импульсов до 250 Гц, длительности импульсов более 150 мкс и плавающем потенциале на подложке.7. A method of manufacturing a cutting tool for processing products from hard-to-work materials, comprising applying by physical vapor deposition on the surface of the carbide base of the working part of the cutting tool a wear-resistant coating comprising at least an intermediate layer deposited on the rough front and rear surfaces of the carbide base and comprising at least one of the metal nitrides from the series Ti, Zr, Nb, Cr, Hf, and a wear-resistant layer of TiB2, characterized in that the intermediate ny layer and the wear layer is applied at a pulse frequency of 250 Hz, pulse duration of 150 microseconds and the floating potential at the substrate. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что наносят промежуточный слой из TiN, толщину которого выбирают из диапазона (0,7…1,2) мкм, а толщину износостойкого слоя выбирают из диапазона (2,0…5,1) мкм.8. The method according to p. 7, characterized in that an intermediate layer of TiN is applied, the thickness of which is selected from the range (0.7 ... 1.2) microns, and the thickness of the wear-resistant layer is selected from the range (2.0 ... 5.1) microns.
RU2018104593A 2018-02-06 2018-02-06 Cutting tool for handling products made of hard-to-cut materials RU2675872C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104593A RU2675872C1 (en) 2018-02-06 2018-02-06 Cutting tool for handling products made of hard-to-cut materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104593A RU2675872C1 (en) 2018-02-06 2018-02-06 Cutting tool for handling products made of hard-to-cut materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2675872C1 true RU2675872C1 (en) 2018-12-25

Family

ID=64753832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018104593A RU2675872C1 (en) 2018-02-06 2018-02-06 Cutting tool for handling products made of hard-to-cut materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2675872C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6139022A (en) * 1997-09-30 2000-10-31 Teikoku Piston Ring Co., Ltd. Piston ring
RU37721U1 (en) * 2003-12-02 2004-05-10 Ульяновский государственный технический университет MULTI-LAYER CUTTING TOOL
RU2478731C1 (en) * 2012-02-28 2013-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента фрезы Москвитина" (ООО "СКИФ-М") Cutting tool with multilayer coating
RU2602577C2 (en) * 2011-06-30 2016-11-20 Эрликон Серфиз Солюшнз Аг, Пфеффикон Nano-layered coating for high-quality tools
WO2017009101A1 (en) * 2015-07-13 2017-01-19 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting tool

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6139022A (en) * 1997-09-30 2000-10-31 Teikoku Piston Ring Co., Ltd. Piston ring
RU37721U1 (en) * 2003-12-02 2004-05-10 Ульяновский государственный технический университет MULTI-LAYER CUTTING TOOL
RU2602577C2 (en) * 2011-06-30 2016-11-20 Эрликон Серфиз Солюшнз Аг, Пфеффикон Nano-layered coating for high-quality tools
RU2478731C1 (en) * 2012-02-28 2013-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента фрезы Москвитина" (ООО "СКИФ-М") Cutting tool with multilayer coating
WO2017009101A1 (en) * 2015-07-13 2017-01-19 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107636190B (en) Cutting tool with multilayer arc PVD coating
JP4739321B2 (en) Replaceable cutting edge
JP4891515B2 (en) Coated cutting tool
JP6637424B2 (en) Tools and methods for machining fiber reinforced materials
KR100661972B1 (en) Nanolayered coated member and process for making a nanolayered coated member
JP4783153B2 (en) Replaceable cutting edge
CN103201410B (en) Comprise the cutting tool of laminated coating
EP2909359B1 (en) Coated cutting tool with patterned surface area
CN101090789B (en) Surface coating cutter
JP2007136631A (en) Cutting tip with replaceable edge
KR20090068174A (en) Coated cutting tool and a method of making a coated cutting tool
US20150211105A1 (en) TiAlN-COATED TOOL
CN102883840B (en) Surface-coated cutting tool
CN112239846B (en) Multi-element composite coating cutting tool
JP5326707B2 (en) Surface coated cutting tool with excellent chipping resistance due to hard coating layer
RU2675872C1 (en) Cutting tool for handling products made of hard-to-cut materials
RU2671780C1 (en) Working part of cutting tool
JP7205153B2 (en) coated cutting tools
RU2685820C1 (en) Cutting tool with wear-resistant coating
JP6666431B2 (en) Hard coatings and cutting tools
RU2676718C1 (en) Cutting tool for handling products made of hard-to-cut materials and cutting plate therefor
JP4456729B2 (en) Coated cutting tool
JP5510661B2 (en) Method for producing cutting insert made of surface-coated titanium carbonitride-based cermet
JP4812255B2 (en) Cutting tool manufacturing method
JP4878808B2 (en) Replaceable cutting edge