ISSN 2658-6525 (Online)
ISSN 2658-4123 (Print)
Основан в 1990 году
Реестровая запись
ПИ № ФС 77-74640
от 24 декабря 2018 г.

Вы здесь: Главная Архив статей (2014-2016) 2026 №2 Список статей 10 Плотников С. А., Клуонис А. С. Трибологические свойства фрез, работающих в условиях сплошного резания

PDF Скачать статью в pdf.

DOI: 10.15507/2658-4123.036.202602.433-447

EDN: https://elibrary.ru/daasgw

УДК 621.941

 

Трибологические свойства фрез, работающих в условиях сплошного резания

 

Плотников Сергей Александрович
доктор технических наук, профессор кафедры технологии машиностроения Вятского государственного университета (610000, Российская Федерация, г. Киров, ул. Московская, д. 36), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8887-4591, Researcher ID: R-8491-2016, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Клуонис Александр Сергеевич
аспирант кафедры технологии машиностроения Вятского государственного университета (610000, Российская Федерация, г. Киров, ул. Московская, д. 36), ORCID: https://orcid.org/0009-0003-0149-8082, Researcher ID: JNQ-9802-2023, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

 

Аннотация
Введение. На протяжении всего периода развития в машиностроении особое внимание уделяется производству и совершенствованию режущих инструментов. Современные методы нанесения на них покрытий обеспечивают создание тонких равномерных слоев с высокой твердостью и низким коэффициентом трения. Однако часто подбор оптимальных составов производится эмпирическим путем. Для эффективного создания новых составов функциональных поверхностных покрытий режущих инструментов необходим переход к теоретическому прогнозированию их выходных параметров.
Цель исследования. Изучение трибологических характеристик концевых твердосплавных фрез производства АО «Лепсе» в условиях сухого трения скольжения всей периферией режущей части посредством проведения экспресс-тестов.
Материалы и методы. Исследования элементарных составов поверхностного покрытия и инструментального материла фрез проводили с использованием сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM-6510LV. Определение силы трения осуществляли при помощи оригинальной лабораторной установки для экспресс-испытаний трибологических характеристик. Оценка степени износа поверхности концевых фрез после испытаний производилась с помощью прямого лабораторно-исследовательского микроскопа Axio Scope.A1.
Результаты исследования. Определен идентичный состав покрытия фрез. Установлена зависимость силы трения от времени работы инструмента. В начале работы (первые 30–300 секунд) сила трения достигла наивысших значений, после чего стабилизировалась на различных уровнях в зависимости от приложения нагрузки: 2,5 Н при 200 Н, 3,5 Н при 300 Н и 10 Н при 400 Н.
Обсуждение и заключение. Повышение осевой нагрузки приводит к усилению износа и образованию сколов. Размер и распространенность сколов вдоль режущей кромки увеличиваются, достигая критического уровня при нагрузке в 400 Н. Полученные данные возможно использовать при проектировании новых составов и архитектур поверхностных покрытий. Перспективы дальнейших исследований связаны с расширением экспериментальной матрицы за счет испытаний покрытий различной архитектуры и элементного состава, а также с внедрением контроля температуры в зоне контакта.

Ключевые слова: концевые фрезы, твердосплавные фрезы, поверхностное покрытие, трибологические характеристики, экспресс-испытания, износ режущей кромки, сила трения, элементарный состав, режущие инструменты

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Плотников С.А., Клуонис А.С. Трибологические свойства фрез, работающих в условиях сплошного резания. Инженерные технологии и системы. 2026;36(2):433–447. https://doi.org/10.15507/2658-4123.26362.433-447

Вклад авторов:
С. А. Плотников – общее руководство, постановка задач исследования.
А. С. Клуонис – теоретический анализ, проведение лабораторных исследований.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 26.03.2025;
поступила после рецензирования 20.10.2025;
принята к публикации 02.02.2026

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Romanov P. Improving the Efficiency of the Cutting Tool Based on its Modification. E3S Web of Conferences. 2023;402(6):10027. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202340210027
  2. Мигранов М.Ш. Износостойкость режущего инструмента с наноструктурным покрытием. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2012;(2–5):34–39. https://www.elibrary.ru/pujnah
  3. Micallef C., Zhuk Y., Aria A.I. Recent Progress in Precision Machining and Surface Finishing of Tungsten Carbide Hard Composite Coatings. Coatings. 2020;10(8):731. https://doi.org/10.3390/coatings10080731
  4. Saha B., Toh W.Q.Q., Liu E., Tor S.B., Hardt D., Lee J. A Review on the Importance of Surface Coating of Micro/Nano-Mold in Micro/Nano-Molding Processes. Journal of Micromechanics and Microengineering. 2016;(26):013002. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/1/013002
  5. Vereshchaka A.A. Functional Coatings for Cutters. Bulletin of Bryansk State Technical University. 2015;(4):25–37. https://doi.org/10.12737/17077
  6. Bobzin K. High-Performance Coatings for Cutting Tools. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2017;(18):1–9. https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2016.11.004
  7. Sousa V.F.C., Silva F.J.G. Recent Advances on Coated Milling Tool Technology – A Comprehensive Review. Coatings. 2020;10(3):235. https://doi.org/10.3390/coatings10030235
  8. Zakeri A., Bahmani E., Ramazani A. A Review on the Enhancement of Mechanical and Tribological Properties of MCrAlY Coatings Reinforced by Dispersed Micro and Nanoparticles. Energies. 2022;15(5):1914. https://doi.org/10.3390/en15051914
  9. Gouveia R.M., Silva F.J.G., Reis P., Baptista A.P.M. Machining Duplex Stainless Steel: Comparative Study Regarding End Mill Coated Tools. Coatings. 2016;6(4):51. https://doi.org/10.3390/coatings6040051
  10. Башаров Р.Р., Кудояров Р.Г. Исследование процесса фрезерования концевой фрезой при высоких частотах вращения шпинделя станка. Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2012;16(4):71–77. https://www.elibrary.ru/pxgybf
  11. Monaca A.la., Murray J.W., Liao Z., Speidel A., Robles-Linares J.A., Axinte D.A. и др. Surface Integrity in Metal Machining – Part II: Functional Performance. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2021;(164):103718. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2021.103718
  12. Beake B.D., Fox-Rabinovich G.S., Veldhuis S.C., Goodes S.R. Coating Optimisation for High Speed Machining with Advanced Nanomechanical Test Methods. Surface and Coatings Technology. 2009;203(13):1919–1925. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.01.025
  13. Чемборисов Н.А., Высогорец Я.В. Исследование влияния нанесения износостойких нанопокрытий на стойкость режущего инструмента. Современная техника и технологии. 2015;(8):48–62. URL: https://technology.snauka.ru/2015/08/7385 (дата обращения: 25.08.2025).
  14. Мокрицкий Б.Я., Пустовалов Д.А., Кваша В.Ю. Экспрессная сравнительная оценка работоспособности концевых твердосплавных фрез. Металлообработка. 2015;(2):49–53. https://www.elibrary.ru/uavusp
  15. Chauhan S., Kumar R. Comparative Study on Cutting Performance of Plain and Coated Carbide Inserts in CNC Turning of EN9 Steel. Engineering Research Express. 2020;2(4):045009. https://doi.org/10.1088/2631-8695/abbe81
  16. Wang T., Zha X., Chen F., Wang J., Lin L., Xie H. и др. Research on Cutting Performance of Coated Cutting Tools by a New Impact Test Method Considering Contact Stress Condition Caused by Segmented Chips. Journal of Manufacturing Processes. 2021;68:1569–1584. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.07.001
  17. Wan M., Zhang W.-H., Dang J.-W., Yang Y. A Unified Stability Prediction Method for Milling Process with Multiple Delays. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2010;50(1):29–41. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2009.09.009
  18. Gradisek J., Kalveram M., Insperger T., Weinert K., Stepan G., Govekar E. и др. On the Stability Prediction for Milling. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2005;45(7–8):769–781. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2004.11.015
  19. Al-Asadi M.M., Al-Tameemi H.A. A Review of Tribological Properties and Deposition Methods for Selected Hard Protective Coatings. Tribology International. 2022;(176):107919. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2022.107919
  20. Devarajan D.K., Rangasamy B., Mosas K.K.A. State-of-the-Art Developments in Advanced Hard Ceramic Coatings Using PVD Techniques for High-Temperature Tribological Applications. Ceramics. 2023;6(1):301–329. https://doi.org/10.3390/ceramics6010019
  21. Mayrhofer P.H., Mitterer C., Hultman L., Clemens H. Microstructural Design of Hard Coatings. Progress in Materials Science. 2006;51(8):1032–1114. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2006.02.002
  22. Ilie F., Cotici C.D., Hristache A.-F. Study of the Grinding Process by Friction of Cereal Grains in Stone Mills. Processes. 2023;11(12):3376. https://doi.org/10.3390/pr11123376
  23. Бутыгин В.Б., Демидов А.С. Рациональное использование твердосплавного инструмента при прерывистом точении стали. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011;13(1–3):541–543. URL: http://www.ssc.smr.ru/izv_2011_1.html (дата обращения: 25.08.2025).
  24. Lindvall R., Lenrick F., Andersson J.M., M􁀀Saoubi R., Bushlya V. On Wear of TiAlN Coated Tools with and Without NbN Overlayer in Machining Titanium Alloys. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2024;(198):104148. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2024.104148

 

Лицензия Creative Commons
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Подробности
Просмотров: 45