RU49823U1

RU49823U1 - MULTI-LAYER CUTTING TOOL (OPTIONS)

Info

Publication number: RU49823U1
Application number: RU2004135485/22U
Authority: RU
Inventors: В.П. Табаков; М.Ю. Смирнов; А.В. Циркин; А.В. Чихранов; С.С. Порохин
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2005-12-10

Abstract

Полезная модель относится к области нанесения покрытий, в частности к нанесению покрытий испарением и конденсацией в вакууме, и предназначена для получения износостойких покрытий на режущем инструменте в инструментальном производстве. Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента. Предлагается режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионо-плазменное покрытие, в качестве нижнего слоя которого используют соединение титана и химического элемента, легированное молибденом; в качестве верхнего - нитрид или карбонитрид титана и химического элемента; в качестве промежуточного - такой же материал, как и материал верхнего слоя, но легированный молибденом. В качестве химического элемента используют хром, кремний.The utility model relates to the field of coating, in particular to coating by evaporation and condensation in a vacuum, and is intended to obtain wear-resistant coatings on a cutting tool in tool production. The technical result is an increase in the resistance of the cutting tool. A multilayer-coated cutting tool is proposed, comprising a tool base and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, the lower layer of which is a compound of titanium and a chemical element doped with molybdenum; as the top, titanium nitride or carbonitride and a chemical element; as an intermediate, the same material as the material of the upper layer, but doped with molybdenum. As a chemical element, chromium, silicon are used.

Description

Полезная модель относится к области нанесения покрытий, в частности к нанесению покрытий испарением и конденсацией в вакууме, и может быть использована в инструментальном производстве для получения износостойких покрытий на режущем инструменте.The utility model relates to the field of coating, in particular to coating by evaporation and condensation in a vacuum, and can be used in tool production to obtain wear-resistant coatings on a cutting tool.

Известен режущий инструмент с износостойким ионо-плазменным покрытием нитрида титана TiN или карбонитрида титана TiCN, толщиной 3-8 мкм (см. Табаков В.П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана. Ульяновск: УлГТУ, 1998. 123 с.).Known cutting tool with a wear-resistant ion-plasma coating of titanium nitride TiN or titanium carbonitride TiCN, 3-8 μm thick (see Tabakov V.P. Performance of a cutting tool with wear-resistant coatings based on complex titanium nitrides and carbonitrides. Ulyanovsk: UlSTU, 1998. 123 s.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, относится то, что в известном режущем инструменте с покрытием наносимое покрытие не обеспечивает такой же высокой эффективности при работе режущего инструмента с этим покрытием в условиях прерывистого резания, в частности, при фрезеровании, как при непрерывном резании.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known coated cutting tool include the fact that, in a known coated cutting tool, the applied coating does not provide the same high efficiency when a cutting tool is used with this coating under interrupted cutting conditions, in particular when milling, as with continuous cutting.

Наиболее близким режущим инструментом с покрытием того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее двухслойное износостойкое ионо-плазменное покрытие, состоящее из внешнего слоя нитрида титана TiN толщиной 4 мкм и нижнего слоя карбонитрида титана TiCN толщиной 2 мкм (см. Смирнов М.Ю. Повышение работоспособности торцовых фрез путем совершенствования конструкций износостойких покрытий.The closest cutting tool with a coating of the same purpose to the claimed utility model according to the totality of features is a cutting tool with a multilayer coating containing a hard alloy tool base and a two-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, consisting of an outer layer of titanium nitride TiN 4 μm thick and the lower layer of titanium carbonitride TiCN with a thickness of 2 μm (see Smirnov M.Yu. Improving the performance of face mills by improving the design of wear-resistant coatings.

Дисс...канд. техн. наук., - Ульяновск. - 2000. - 232 с.), принятый за прототип.Diss ... cand. tech. Sciences., - Ulyanovsk. - 2000. - 232 p.), Adopted for the prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, принятого за прототип, относится то, что в известном режущем инструменте с покрытием многослойное покрытие содержит слои нитрида и карбонитрида титана, обладающие низкой прочностью сцепления с инструментальной основой и друг с другом и низкой трещиностойкостью. В результате покрытие плохо сопротивляется процессам износа и разрушения и быстро разрушается при резании.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known cutting tool with a coating adopted as a prototype include the fact that in a known cutting tool with a coating, the multilayer coating contains layers of titanium nitride and carbonitride having low adhesion to the tool base and each other friend and low crack resistance. As a result, the coating poorly resists the processes of wear and tear and quickly collapses when cutting.

Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента.The technical result is an increase in the resistance of the cutting tool.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном режущем инструменте с покрытием в качестве нижнего слоя покрытия используют соединение титана и химического элемента, легированное молибденом; в качестве верхнего - нитрид или карбонитрид титана и химического элемента; в качестве промежуточного - такой же материал, как и материал верхнего слоя, но легированный молибденом. В качестве химического элемента используют хром, кремний.The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that in the known cutting tool with a coating, as the lower coating layer, a compound of titanium and a chemical element doped with molybdenum is used; as the top, titanium nitride or carbonitride and a chemical element; as an intermediate, the same material as the material of the upper layer, but doped with molybdenum. As a chemical element, chromium, silicon are used.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата.Information confirming the possibility of implementing a utility model with obtaining the above technical result.

Сущность полезной модели заключается в следующем. В предлагаемом режущем инструменте 1 из твердого сплава на поверхность наносят многослойное покрытие, состоящее из нижнего слоя 2, содержащего соединение титана и химического элемента, легированное молибденом; верхнего слоя 4, содержащего нитрид или карбонитрид титана и химического элемента; промежуточного слоя 3, The essence of the utility model is as follows. In the proposed carbide cutting tool 1, a multilayer coating is applied to the surface, consisting of a lower layer 2 containing a compound of titanium and a chemical element doped with molybdenum; top layer 4 containing titanium nitride or carbonitride and a chemical element; the intermediate layer 3,

содержащего такой же материал, как и верхний слой, но легированный молибденом.containing the same material as the top layer, but doped with molybdenum.

Покрытия наносили методом КИБ (конденсацией из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой). Предварительно очищенные от загрязнений неперетачиваемые пластины, изготовленные из твердого сплава МК8, размещали в камере установки "Булат-6Т" с установленными в ней электродуговыми испарителями, материалы катодов которых включают элементы покрытия. Для получения износостойкого покрытия использовали два противоположных составных катода из титана и химического элемента и один составной катод из титана и молибдена.The coatings were applied by the CIB method (condensation from the plasma phase in vacuum with ion bombardment). Non-grind plates preliminarily cleaned of contaminants made of MK8 hard alloy were placed in the chamber of the Bulat-6T installation with electric arc evaporators installed in it, the cathode materials of which include coating elements. To obtain a wear-resistant coating, two opposite composite cathodes of titanium and a chemical element and one composite cathode of titanium and molybdenum were used.

Таблица 1
Результаты испытаний режущего инструмента с покрытиемTable 1
Coated Cutting Tool Test Results №
ппNo.
pp Материал покрытияCoating material Толщина слоев покрытия, мкмThe thickness of the coating layers, microns Стойкость, минResistance, min ПримечаниеNote 1 слой1 layer 2 слой2 layer 3 слой3 layer 11 22 33 44 55 66 77 Обрабатываемый материал - 5ХНМ, V=247 м/мин, S=0,4 мм/зуб, t=1,5 мм, В=20 мм.The processed material is 5XNM, V = 247 m / min, S = 0.4 mm / tooth, t = 1.5 mm, B = 20 mm. 11 TiNTiN 66 -- -- 4545 АналогAnalogue 22 TiCN -TiNTiCN-TiN 22 44 110110 ПрототипPrototype 33 TiSiMo-TiSiMoN-TiSiNTiSiMo-TiSiMoN-TiSiN 22 22 22 240240 -- 44 TiSiMo-TiSiMoCN-TiSiCNTiSiMo-TiSiMoCN-TiSiCN 22 22 22 268268 -- 55 TiCrMo-TiCrMoN-TiCrNTiCrMo-TiCrMoN-TiCrN 22 22 22 224224 -- 66 TiCrMo-TiCrMoCN-TiCrCNTiCrMo-TiCrMoCN-TiCrCN 22 22 22 241241 -- 1. Инструментальный материал - МК8.1. Tool material - MK8.

Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при симметричном торцовом фрезеровании заготовок из стали 5ХНМ на станке 6Р12. Испытывали твердосплавные пластины марки МК8, обработанные по известному и предлагаемому способам. Режимы резания были следующими: скорость резания V=247 м/мин, подача S=0,4 мм/зуб, глубина резания t=1,5 мм, ширина фрезерования В=20 мм. За критерий износа была принята величина фаски износа по задней поверхности h₃=0,4 мм.Durable tests of the cutting tool were carried out with symmetrical face milling of 5XNM steel blanks on a 6P12 machine. Tested carbide inserts grade MK8, processed by the known and proposed methods. The cutting conditions were as follows: cutting speed V = 247 m / min, feed S = 0.4 mm / tooth, cutting depth t = 1.5 mm, milling width B = 20 mm. For the wear criterion, the value of the chamfer of wear on the rear surface h ₃ = 0.4 mm was taken.

Как видно из приведенных в таблице 1 данных, стойкость пластин с многослойными покрытиями повышается в 2,0-2,4 раза по сравнению с инструментом с покрытием-прототипом.As can be seen from the data in table 1, the resistance of plates with multilayer coatings increases in 2.0-2.4 times compared with the tool with a coating prototype.

Claims

1. A cutting tool with a multilayer wear-resistant coating, comprising a tool base and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, the lower layer of which is used a compound of titanium and chromium alloyed with molybdenum; as the top, titanium and chromium nitride or carbonitride; as an intermediate, the same material as the material of the upper layer, but doped with molybdenum.

2. A cutting tool with a multilayer wear-resistant coating, containing the tool base and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, the lower layer of which is used a compound of titanium and silicon doped with molybdenum; as the top, titanium and silicon nitride or carbonitride; as an intermediate, the same material as the material of the upper layer, but doped with molybdenum.