Для проведения испытаний на стойкость была использована партия фрез концевых из быстрорежущей стали Р6М5К5 (ГОСТ 23248-78, Тип 2, с крупным зубом, 14 х 132 х 53), применяемых для обработки деталей из высокопрочных сталей и титановых сплавов на станках с программным управлением. Было произведено комплексное упрочнение (как ионное азотирование, так и ионное азотирование + композиционное износостойкое покрытие на основе нитридов металлов IV – VI групп периодической системы) части фрез.
Анализ результатов испытаний работоспособности режущего инструмента показывает, что механизм зарождения и роста трещин в покрытии и инструментальной матрице можно рассматривать с энергетических представлений разрушения материалов. При высоких скоростях резания вследствие больших тепловых и механических нагрузок реализуется упругопластическая деформация поверхностных слоев инструмента, которая при внешнем трении обусловлена образованием и перемещением дислокаций под воздействием касательных напряжений.
Результаты испытания на стойкость позволили установить, что самым оптимальным при обработке титанового сплава ВТ20, является режим упрочнения инструмента ионным азотированием проводимым на режимах: In = 70 А; Iа = 90 А; t = 500 °С. Относительная стойкость инструмента по сравнению с базовым (в состоянии поставки) увеличилась в 1,9 раза.
Произведено комплексное упрочнение (ионное азотирование (оптимальный режим) + двухслойное износостойкое покрытие). Самым оптимальным из двухслойной комбинации износостойкого покрытия является комбинированное упрочнение с мягкими слоями молибдена (увеличение стойкости до 3,5 раз).
Максимальное влияние на стойкость режущего инструмента оказывает скорость, затем подача и глубина резания; целесообразным следует считать повышение скорости резания не более чем на 30 %, подачи не более чем на 100 % и глубины не более чем на 130 %; следует отметить, что целесообразно совместное повышение скорости резания до 30 % и подачи до 40 %.