RU46007U1 - MULTI-LAYER-CUTTING TOOL - Google Patents

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 из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионо-плазменное покрытие, отличающееся тем, что состоит из внешнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN, промежуточного слоя нитрида титана TiN и нижнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN.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 cutting tool with a multilayer coating is proposed comprising a hard alloy tool base and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, characterized in that it consists of an outer layer of titanium-zirconium carbonitride TiZrCN, an intermediate layer of titanium nitride TiN and a lower layer of titanium-zirconium carbonitride TiZrCN.

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 ионно-плазменным покрытием TiN, содержащим один слой толщиной 3-8 мкм (см. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. С.252).Known cutting tool with a wear-resistant ion-plasma coating TiN, containing one layer with a thickness of 3-8 μm (see Vereshchak A.S. The performance of the cutting tool with wear-resistant coatings. M .: Mechanical Engineering, 1993. P.252).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, относится то, что в условиях прерывистого резания, в частности, при фрезеровании, режущий инструмент с однослойным покрытием не обеспечивает такой же высокой эффективности, 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 under intermittent cutting conditions, in particular during milling, a single-layer coated cutting tool does not provide the same high efficiency as 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 трехслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из верхнего слоя нитрида титана TiN, промежуточного слоя карбонитрида титана TiCN и нижнего слоя TiN (см. Смирнов М.Ю. Повышение работоспособности торцовых фрез путем совершенствования конструкций износостойких покрытий. Дисс....канд. техн. наук., - Ульяновск. - 2000. - 232 с.), принятый за прототип.The closest cutting tool with a coating of the same purpose to the claimed utility model in terms of features is a cutting tool with a multilayer coating containing a hard alloy tool base and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, consisting of an upper layer of titanium nitride TiN, an intermediate layer titanium carbonitride TiCN and the lower layer of TiN (see Smirnov M.Yu. Improving the performance of end mills by improving the design of wear-resistant coatings. Diss ... Candidate of Technical Sciences., - Ulyanovsk. - 2000. - 232 p.), adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с многослойным покрытием, принятого за прототип, относится низкие трещиностойкость и период стойкости.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known cutting tool with a multilayer coating adopted as a prototype include low crack resistance and durability.

Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента. Предлагается режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионо-плазменное покрытие, отличающееся тем, что состоит из внешнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN, промежуточного слоя нитрида титана TiN и нижнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN.The technical result is an increase in the resistance of the cutting tool. A cutting tool with a multilayer coating is proposed comprising a hard alloy tool base and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, characterized in that it consists of an outer layer of titanium-zirconium carbonitride TiZrCN, an intermediate layer of titanium nitride TiN and a lower layer of titanium-zirconium carbonitride TiZrCN.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что, во-первых, слои карбонитрида титана-циркония TiZrCN обладают высокой прочностью за счет твердорастворного и микростуктурно-го упрочнения, а также высокими микротвердостью, трещиностойкостью, прочностью сцепления с основой и остаточными сжимающими напряжениями. Во-вторых, возрастает демпфирующая способность и прочность сцепления слоев многослойного покрытия при использовании промежуточного слоя. В-третьих, возрастает трещиностойкость многослойного покрытия за счет введения дополнительных препятствий распространению трещин в виде промежуточного слоя. В-четвертых, высокие перепады твердости (максимально возможные для покрытий КИБ именно при таком сочетании соседних слоев) способствующие хорошему торможению трещин.The indicated technical result in the implementation of the utility model is achieved in that, firstly, the layers of titanium-zirconium carbonitride TiZrCN have high strength due to solid-solution and microstructural hardening, as well as high microhardness, crack resistance, adhesion to the base and residual compressive stresses. Secondly, the damping ability and adhesion of the layers of the multilayer coating increases when using the intermediate layer. Thirdly, the crack resistance of the multilayer coating increases due to the introduction of additional obstacles to the propagation of cracks in the form of an intermediate layer. Fourth, high hardness drops (the maximum possible for CIB coatings precisely with such a combination of adjacent layers) contribute to good crack braking.

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. Предлагаемый режущий инструмент с многослойным покрытием, содержит инструментальную основу 1 из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионо-плазменное покрытие 2, состоящее из внешнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN 3, промежуточного слоя нитрида титана TiN 4, и нижнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN 5.The essence of the utility model is as follows. The proposed cutting tool with a multilayer coating, contains a hard alloy tool base 1 and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating 2, deposited on it, consisting of an outer layer of titanium zirconium carbonitride TiZrCN 3, an intermediate layer of titanium nitride TiN 4, and a lower layer of titanium carbonitride zirconium TiZrCN 5.

Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при симметричном торцовом фрезеровании заготовок из стали 5ХНМ на станке 6Р12. Режимы резания были следующими: скорость резания V=157-247 м/мин, Durable tests of the cutting tool were carried out with symmetrical face milling of 5XNM steel blanks on a 6P12 machine. The cutting conditions were as follows: cutting speed V = 157-247 m / min,

подача S=0,25-0,4 мм/мин, глубина резания t=1,5 мм, ширина фрезерования В=20 мм. Обработка производилась без СОЖ. За критерий износа была принята величина фаски износа по задней поверхности h₃=0,4 мм. Эффективность режущего инструмента определяли по величине коэффициента повышения стойкости, определяемого как отношение стойкости режущего инструмента с предлагаемым трехслойным покрытием, к стойкости инструмента с покрытием-прототипом.feed S = 0.25-0.4 mm / min, cutting depth t = 1.5 mm, milling width B = 20 mm. Processing was done without coolant. For the wear criterion, the value of the chamfer of wear on the rear surface h ₃ = 0.4 mm was taken. The effectiveness of the cutting tool was determined by the value of the coefficient of increase in resistance, defined as the ratio of the resistance of the cutting tool with the proposed three-layer coating, to the tool life with a coating of the prototype.

В ходе исследований установлено, что стойкость режущего инструмента с предлагаемым многослойным покрытием, повышается в 2,23 раза по сравнению с покрытием-прототипом.In the course of research it was found that the resistance of the cutting tool with the proposed multilayer coating increases 2.23 times compared with the prototype coating.

Claims (1)

Режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионо-плазменное покрытие, отличающееся тем, что состоит из внешнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN, промежуточного слоя нитрида титана TiN и нижнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN.A multilayer-coated cutting tool containing a hard alloy tool base and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, characterized in that it consists of an outer layer of titanium-zirconium carbonitride TiZrCN, an intermediate layer of titanium nitride TiN and a lower layer of titanium-zirconium carbonitride TiZrCN .