ЦЕЛЬ. Спроектировать инструментальный материал под заданные условия эксплуатации с требуемым периодом износостойкости затруднительно из-за отсутствия соответствующих методик. Авторами настоящей статьи разработана такая методика для концевого фрезерования твердосплавными фрезами. В качестве параметра, имеющего необходимый уровень влияния на работоспособность инструмента, принята величина внутренних напряжений в режущем клине инструмента и характер распределения этих напряжений. В качестве средства, влияющего на величину и характер распределения напряжений, приняты покрытия на инструменте. Многообразие существующих архитектур (конструкция, состав, толщина общая и толщина каждого из слоев и т.д.) покрытий затрудняет выбор рационального из них. Перебор покрытий при экспериментальной апробации длителен и дорог. Поэтому возникла потребность в компьютерном моделировании. МЕТОДЫ. Для моделирования использован пакет программ ANSYS. На его основе смоделированы напряжения в режущем клине зубьев концевой твердосплавной фрезы без покрытия и с несколькими различными покрытиями. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Экспериментально установлены наиболее рациональные инструментальные материалы по периоду их износостойкости. Они сопоставлены с моделированными напряжениями при заданных условиях эксплуатации. Установлено, что меньшие величины напряжений соответствуют большим периодам износостойкости инструмента. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Изменением архитектуры покрытий при компьютерном моделировании напряжений подобраны такие покрытия, которые обеспечивают требуемый запас периода износостойкости инструмента. Им принято 10%-е превышение заданного периода износостойкости, а именно - 40 мин. Из числа таких покрытий выбрано технологически наиболее удобное. Оно нанесено на твердосплавный инструмент, испытанный в реальных условиях эксплуатации. Превышение заданного периода износостойкости составило 8-15%, что принимается допустимым.
PURPOSE. Designing of a rational tool material for the specified operation conditions with the required durability period is difficult due to the lack of appropriate methods. The authors of the article have developed such a method for end milling by carbide-tipped cutters. The value of internal stresses in the cutting wedge of the tool and the distribution nature of these stresses are taken as a parameter having the necessary level of influence on the tool working capacity. Tool coating is accepted as a means influencing the magnitude and nature of stress distribution. The variety of existing architectures of coatings (design, composition, thickness, total thickness and thickness of each layer, etc.) makes it difficult to choose the rational one. Searching for a coating in an experimental approbation is time-consuming and expensive. Therefore, there is the need for computer modeling. METHODS. Using ANSYS software package as a basis for modeling, the stresses is simulated in the cutting wedge of the carbide end mill teeth without coating and with several different coatings. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The most rational tool materials have been experimentally determined by their durability period. They have been compared with the simulated stresses under specified operation conditions. It is found that lower stresses correspond to longer wear resistance periods of the tool. CONCLUSION. By changing the coating architecture in computer simulation of stresses the coatings are selected that provide the required margin of tool wear resistance. They have a 10% excess (40 min) of the specified period of wear resistance. The most technologically convenient coating is chosen from these ones. It is applied to a hard alloy tool tested in real operation conditions. The specified period of wear resistance has exceeded by 8-15%. It is accepted as valid.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.