Розроблено аналітичну модель процесу врізання косокутного безвершинного ножа торцевої фрези в заготовку, що враховує перехідні явища, з метою визначення геометричних параметрів фрези та режимів її роботи за умови мінімізації динамічного перевантаження ножа. Розвинуто модель багатоножового чорнового торцевого фрезерування для визначення сумарних значень сили різання та оцінювання стабільності процесу обробки за критерієм коефіцієнта нерівномірності. Ця модель передбачає врахування похибки розташування ножів фрези і елементів режимів різання, а також перехідних процесів під час врізання та виходу ножів. За результатами експериментальних досліджень визначено значення коефіцієнта та показників ступеня узагальненої степеневої залежності складових сили різання для випадку чернового косокутного безвершинного торцевого фрезерування надтвердими матеріалами (НТМ) і визначено характер впливу на них режимів різання та геометрії інструменту. Завдяки використанню розроблених математичних моделей і аналітичних залежностей досягнуто підвищення продуктивності чорнової обробки торцевими фрезами з НТМ у 2 - 4 раза у порівнянні з твердосплавним інструментом, за рахунок впровадження раціональних схем зняття припуску. Їх зносостійкість не змінюється завдяки обгрунтуванню режимів різання та геометрії інструменту.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена встановленню закономірностей впливу хімічного складу, морфології добавок та технології отримання на структуроутворення та властивості різальних матеріалів із низьким вмістом cBN. В роботі було розглянуто науково-технічні засади формування композитів на основі кубічного нітриду бору групи BL як робочих елементів зносостійкого різального інструменту для високошвидкісної обробки високолегованих сплавів на основі заліза. Розглянуто взаємодії компонентів при спіканні під високим тиском композитів на основі сBN та структурні особливості полікристалічних матеріалів на основі сBN (PсBN). Показано переваги нових зв'язок (TaN, NbN) порівняно з традиційно застосованими для виготовлення матеріалів інструментального призначення на основі сBN групи BL (TiC, TiN). Проаналізовано основні механізми зношування інструментів на основі кубічного нітриду бору та показано, що в умовах високошвидкісного точіння переважає хімічний та окисний знос різального інструменту. Показано вплив хімічної природи мікроволокон на фазовий склад та властивості композитів. Показано, що за умови оптимізації параметрів спікання додавання мікроволокон до зразків зі зв'язкою TaN призводить до підвищення як твердості (з 20–25 ГПа для неармованого до 25–40 ГПа для армованого), так і тріщиностійкості (з 2,0–2,2 до 3,6–4,0 МПа•м1/2 за навантаження на індентор 24,5 Н). Уперше встановлено наявність механізмів самоармування в системах cBN–TaN–Al–SiCw та cBN–TaN–Al–Si3N4w. Вперше показано вплив морфології добавок на стійкість до окиснення, електропропровідність та працездатність різального інструменту на основі cBN зі зв'язкою NbN, спеченого за оптимальної температури спікання (2000 °C), та розкрито їх взаємозв'язок. Показано, що, враховуючи високі значення твердості, тріщиностійкості, модуля пружності (E= 587 – 670 ГПа, HV = 23 – 28 ГПа, K1C = 5,56 – 7,05 МПа•м1/2 ) , величину та характер провідності зразків на основі cBN зі зв'язкою NbN, отримані керамоматричні композити можуть бути перспективними в таких галузях, як ядерна фізика та атомна промисловість. Композити, виготовлені в рамках дисертаційної роботи, пройшли науково-дослідну перевірку на підприємстві «Івченко-ПРОГРЕС», зразки композитів систем cBN–NbN–Al–Al2O3w та cBN–NbN–Al–SiCw отримали позитивну оцінку для подальшого впровадження при обробці сплавів на основі заліза.^UThe dissertation is devoted to the establishment of regularities of influence of chemical composition, morphology of additives and production technology on structure formation and properties of cutting materials with low cBN content. The paper considers the scientific and technical principles of cBN-based composites formation (BL group) as working elements of a wear-resistant cutting tool for high-speed processing of high-alloy iron-based alloys. The interactions of components during sintering under high pressure of composites based on cBN and structural features of polycrystalline materials based on cBN (PsBN) are considered. The advantages of new connections (TaN, NbN) in comparison with those traditionally used for the production of instrumental materials based on cBN of the BL group (TiC, TiN) was showed. The main mechanisms of tool wear based on cubic boron nitride analyzed and it showed that chemical and oxidative wear of the cutting tool prevails in the conditions of high-speed turning. The influence of the whisker's chemical nature on the phase composition and composites properties showed. It is shown that if the sintering parameters are optimized, the addition of microfibers to samples with TaN bond leads to an increase in both hardness (from 20–25 GPa for non-reinforced to 25–40 GPa for reinforced) and crack resistance (from 2.0–2, 2 to 3.6–4.0 MPa • m1/2 for an indenter load of 24.5 N). For the first time, the presence of self-reinforcement mechanisms in the cBN – TaN – Al – SiCw and cBN – TaN – Al – Si3N4w systems was established. For the first time, the influence of additive morphology on oxidation resistance, electrical conductivity and efficiency of a cBN-based cutting tool with NbN bond sintered at the optimal sintering temperature (2000 ° C) shown, and their relationship was revealed. It is shown that obtained cBN-based samples with NbN binder have high values of hardness, crack resistance, modulus of elasticity (E = 587 - 670 GPa, HV = 23 - 28 GPa, K1C = 5.56 - 7.05 MPa • m1/2) in combination with the magnitude and nature of the conductivity. These facts point, that the obtained ceramic matrix composites can be promising in industries such as nuclear physics and the nuclear industry. The obtained composites tested at the enterprise "Ivchenko-PROGRESS", samples of composites of cBN-NbN-Al-Al2O3w and cBN-NbN-Al-SiCw systems received a positive assessment for further implementation in the iron-based alloys processing