Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия:

В. В. Максаров, заведующий кафедрой машиностроения, декан механико-машиностроительного факультета, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: maks78.54@mail.ru
И. В. Горшков, аспирант кафедры машиностроения, эл. почта: gorshkov.ilya.94@gmail.com
А. Д. Халимоненко, доцент кафедры машиностроения, канд. техн. наук, эл. почта: Khalimonenko_AD@pers.spmi.ru

Материалы, приведенные в статье, посвящены исследованию возможности повышения работоспособности многолезвийного инструмента на основе его селективного оснащения сменными оксидно-карбидными режущими керамическими пластинами при чистовой обработке рабочих поверхностей высокоточных корпусных чугунных деталей. В ходе проведенного исследования выявлены проблемы, возникающие при использовании такого инструмента, влияющие на его общую работоспособность и качество механической обработки при фрезеровании плоскостей ответственных заготовок деталей машин из чугуна, к которым предъявляют высокие требования по точности. В работе отмечено, что основными факторами, влияющими на работоспособность сменных многогранных оксидно-карбидных керамических пластин, являются микроструктурные параметры, к которым относятся средний диаметр карбидных зерен, большой процент пористости и общее число зерен карбида в исследуемом объеме материала. Микроструктурные параметры, физико-механические свойства и работоспособность керамических пластин предложено определять в зависимости от удельного электрического сопротивления материала инструмента. Рекомендованы способ и принципиальная конструкция специального устройства, которые позволяют определять значения микроструктурных параметров оксидно-карбидной режущей керамики на основе зависимости микроструктурных характеристик материала от удельного электрического сопротивления режущих пластин. Разработан метод селективного оснащения многолезвийного режущего инструмента оксидно-карбидными сменными керамическими режущими пластинами, позволяющий увеличить общий ресурс его работоспособности. Эффективность предлагаемых решений подтверждена экспериментальными исследованиями. Внедрение предложенных решений позволит расширить область применения керамического инструмента и снизить расходы на его эксплуатацию.

1. Denkena B., Grove T., Hasselberg E. Workpiece shape deviations in face milling of hybrid structures // Materials Science Forum. 2015. Vol. 825-826. P. 336–343.
2. Kalmykov V. V., Mousokhranov M. V., Logutenkova E. V. Dependence of physical and mechanical properties of metal surfaces on microgeometric parameters // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 483. P. 012045.
3. Schroepfer D., Treutler K., Boerner A. et al. Surface finishing of hard-to-machine cladding alloys for highly stressed components // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. Vol. 114. P. 1427–1442.
4. Максаров В. В., Халимоненко А. Д., Горшков И. В. Влияние структурных параметров режущей керамики на качество обработки при селективном формировании инструментального оснащения // Металлообработка. 2020. № 1. С. 54–62.
5. Maksarov V., Khalimonenko A., Olt J. Managing the process of machining on machines on the basis of dynamic modelling for a technological system // Építőanyag – Journal of Silicate Based and Composite Materials 2017. Vol. 69. No. 2. P. 66–71.
6. Исаев А. В., Хамроев Х. Х., Пивкин П. М., Минин И. В., Ершов А. А. Исследование высокоскоростной обработки заготовок из чугуна цельными концевыми фрезами с износостойкими покрытиями и без них // Вестник МГТУ Станкин. 2019. № 4. С. 32–37.
7. Безъязычный В. Ф., Счерек М. Развитие исследований тепловых процессов в технологии машиностроения // Записки Горного института. 2018. Т. 232. С. 395–400.
8. Анцев А. В., Пасько Н. И., Анцева Н. В. Оптимизация скорости резания и замены инструмента при обработке черных металлов с учетом разброса периода стойкости // Черные металлы. 2019. № 5. С. 41–45.
9. Ershov D. Y., Zlotnikov E. G., Timofeev D. Y. Analysis of proper fluctuations of technological systems // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 560. P. 012015.
10. Васильев А. С., Гончаров А. А. Специальная стратегия обработки сложнопрофильных конических винтовых поверхностей рабочих органов одновинтовых компрессоров // Записки Горного института. 2019. Т. 235. С. 60–64.
11. Liu Y., Li T., Zhang Y., Dai L., Lü C. Study on modeling of milling processing system and parameter identification algorithm // Journal of Vibration, Measurement and Diagnosis. 2014. Vol. 34. P. 868–872.
12. Yamnikov A. S., Yamnikova O. A., Boriskin O. I., Troitsky D. I. Physical modeling of cast iron radiator nipple oppositely directed thread turn milling // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. P. 40–44.
13. Singh G., Gupta M. K., Mia M., Sharma V. S. Modeling and optimization of tool wear in MQL-assisted milling of Inconel 718 superalloy using evolutionary techniques // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. Vol. 97. P. 481–494.
14. Zheng G., Zhao J., Gao Z., Cao Q. Cutting performance and wear mechanisms of Sialon-Si3N4 graded nano-composite ceramic cutting tools // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2012. Vol. 58. P. 19–28.
15. Ben Salem S. Tool-life model for ceramics through experimental design in high speed machining (HSM) of 36NiCrMo16 steel // International Review of Mechanical Engineering. 2015. Vol. 7. P. 499–506.
16. Tian X., Zhao J., Zhao J., Gong Z., Dong Y. Effect of cutting speed on cutting forces and wear mechanisms in high-speed face milling of Inconel 718 with Sialon ceramic tools // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2013. Vol. 69. P. 2669–2678.
17. Parenti P., Puglielli F., Goletti M., Annoni M., Monno M. An experimental investigation on Inconel 718 interrupted cutting with ceramic solid end mills // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. Vol. 117. P. 2173–2184.
18. Pompeev K. P., Timofeeva O. S., Yablochnikov E. I., Volosatova E. E. Methods of Parts Digital Models Design for Problems Resolving in Technological Preparation of Production // Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2022. P. 129–139.
19. Пат. 2729169 РФ. Устройство для измерения удельного сопротивления полупроводниково режущих керамических пластин / В. В. Максаров, А. Д. Хамоненко, И. В. Горшков ; заявл. 02.03.2020 ; опубл. 08.04.2020, Бюл. № 22.