Обработка газотермических покрытий резанием

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 

В.М. Ярославцев 

 
Обработка  
газотермических 
покрытий резанием  

 
 
Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов  
по университетскому политехническому образованию  
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению подготовки «Машиностроение» 
 
 
 
 
 

 
 
М о с к в а  
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2 0 1 3  

УДК 621.941.1:620.16:621.002.3-419(075.8) 
ББК 34.63 
        Я76 
 
 
Рецензенты: А.В. Иванайский, М.А. Комков 

Ярославцев В. М. 
     Обработка газотермических покрытий резанием : учеб. пособие / 
В. М. Ярославцев. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 
2013. — 89, [3] с. : ил.  

ISBN 978-5-7038-3654-5 

Посвящено основам обработки газотермических покрытий резанием. 
Содержит общие сведения о составе, конструкционных и технологических 
свойствах напыленных покрытий, об особенностях 
обработки покрытий, полученных разными способами напыления. 
Рассмотрены основы их обработки резанием, технологии реновации, 
основанные на использовании газотермических покрытий, инновационные 
технологии обработки металлокомпозитов. Приведены не-
обходимые справочные материалы по режимам резания. Большое 
внимание уделено новым и перспективным методам обработки. Все 
разделы пособия содержат контрольные вопросы и словарь специ-
альных технических терминов. 
Для студентов машиностроительных и приборостроительных 
специальностей технических вузов. 
  
 
 
 УДК 621.941.1:620.16:621.002.3-419(075.8) 
                                             ББК 34.63 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ISBN 978-5-7038-3654-5                                           © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013 

 
Я76 

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ 

АИ 
 — абразивный инструмент 
АЛШБ  — алмазная лента шлифовальная бесконечная 
ГТН 
 — газотермическое напыление 
ГТП 
 — газотермическое покрытие  
ДТП 
 — дополнительное технологическое покрытие 
КНБ 
 — кубический нитрид бора 
МАО 
 — магнитно-абразивная обработка 
МАП 
 — магнитно-абразивное полирование 
МИ 
 — магнитный индуктор 
МКМ 
 — металлический композиционный материал 
МШС  — метод широких срезов 
ПАВ 
 — поверхностно-активное вещество  
СОЖ 
 — смазочно-охлаждающая жидкость 
СОТС  — смазочно-охлаждающая технологическая среда 
СТМ 
 — сверхтвердые материалы 
ТС 
 — технологическая среда 
УУ 
 — углерод-углеродные композиты 

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 

А 
— амплитуда колебаний, мм 
а 
— толщина срезаемого слоя, мм 
b 
— ширина срезаемого слоя, мм 
ĀW 
— удельная работа резания, Дж/мм3 
В 
— магнитная индукция (плотность магнитного потока), 
Тл 
d 
— диаметр детали, мм 
Е 
— модуль упругости материала обрабатываемой заго- 
              товки, Па 
F 
— площадь контакта передней поверхности инструмен- 
              та со сходящей стружкой, мм2 
f 
— частота колебаний, Гц 
hз 
— величина износа по задней поверхности режущей 
              части инструмента, мм 
IT 
— допуск квалитета, мкм 
Кз 
— коэффициент, зависящий от способа закрепления за- 
              готовки на станке 
L 
— длина обрабатываемой поверхности заготовки, мм  
n 
— частота вращения шпинделя станка, выходного вала 
              электродвигателя, мин–1 
nз 
— частота вращения заготовки, мин–1 
pSt 
— удельное давление резания, Дж/мм2 
PX 
— осевая составляющая силы резания, Н 
PY 
— радиальная составляющая силы резания, Н 
PZ 
— главная составляющая силы резания, Н  
Q 
— сила давления прижимной кондукторной втулки на  
              поверхность заготовки, Н 

q 
— удельная контактная нагрузка на инструмент, Н/мм2 
qа 
— удельный расход инструмента, г/г 
r 
— радиус при вершине, мм 
Ra 
— среднее арифметическое отклонение профиля (пара- 
              метр шероховатости поверхности), мкм 
S 
— подача      
S0 
— подача на один оборот шпинделя, мм/об 
Sп 
— поперечная подача, мм/об 
t 
— глубина резания, мм 
T 
— период стойкости режущего инструмента, мин 
v 
— скорость резания, м/с 
vk 
— скорость абразивного круга, м/с 
vS 
— скорость движения подачи, м/мин 
vз 
— окружная скорость заготовки, м/с 
α 
— главный задний угол, град 
αд 
— часть поля допуска, которая отводится на погреш- 
              ность формы обработанной поверхности, вызванной  
              упругой деформацией заготовки  
γ 
— передний угол, град 
δ 
— рабочий зазор, мм 
φ 
— главный угол в плане, град 
φ1 
— вспомогательный угол в плане, град 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Значимость технологий реновации, основанных на ис-
пользовании ГТП, в современном производстве все более 
возрастает. Это связано с тем, что в настоящее время в 
стране эксплуатируется большое число старого изношенного 
оборудования, машин, механизмов. Кроме того, использует-
ся около 800 млн т сварных конструкций (например, резер-
вуаров для нефтепродуктов и магистральных трубопрово-
дов), изготовленных в 70-е годы ХХ века. Безопасный же 
срок службы сварных конструкций — 30 лет.  
Газотермические покрытия, применяемые в качестве ре-
монтного материала, а также для упрочнения при восстанов-
лении поврежденных и изготовлении новых конструкций, 
позволяют во многих случаях значительно повысить эксплу-
атационные характеристики изделий, снизить трудоемкость 
и материалоемкость их восстановления и изготовления, спо-
собствуя тем самым рациональному использованию затра-
ченного труда и сохранению природных ресурсов. Возмож-
ность реализации уникальных конструкционных свойств, за-
ложенных в металлокомпозитах, во многом зависит от 
степени обеспечения качества поверхностного слоя изделий 
на этапе их финишной обработки. 
В учебном пособии наряду с традиционными методами 
обработки напыленных покрытий рассмотрен и ряд высоко-
эффективных технологий, разработанных в МГТУ им. 
Н.Э. Баумана: комбинированные методы обработки, осно-
ванные на сочетании различных технологических воздействий, 
в том числе относящихся к группе электрофизических и 

электрохимических методов; резание с дополнительным тех-
нологическим покрытием; метод широких срезов; обработка 
с целенаправленным изменением напряженно-деформиро-
ванного состояния в зоне резания; обработка сложных кри-
волинейных пространственных поверхностей эластичным 
абразивным инструментом и др. Кроме того, в учебном по-
собии даны практические рекомендации по выбору рацио-
нальных условий обработки с учетом индивидуальности 
свойств обрабатываемых поверхностей. Изложены общие 
подходы и приведены примеры решения производственных 
задач, связанных с повышением производительности обра-
ботки, обеспечением качества изделий, увеличением периода 
стойкости режущего инструмента на основе использования 
новых технологических процессов. Материалы, составляю-
щие содержание учебного пособия, во многом являются 
обобщением результатов научно-исследовательских, теоре-
тических и конструкторских работ, выполненных в МГТУ 
им. Н.Э. Баумана по заказу предприятий аэрокосмической и 
оборонной техники и внедренных в промышленность. 
Цель учебного пособия — улучшение технологической 
подготовки выпускников университета разного уровня под-
готовки (бакалавров, магистров, специалистов) и различной 
направленности обучения (конструктор, технолог, испыта-
тель и др.), которым предстоит заниматься модернизацией 
промышленного производства на основе использования 
наукоемких технологий, в том числе и в области нанесения и 
обработки износостойких и эрозионностойких высокотемпе-
ратурных покрытий.  
Учебное пособие «Обработка газотермических покрытий 
резанием» по дисциплине «Перспективные технологии рено-
вации» разработано согласно с программой дисциплины и 
находится с ней в полном соответствии. 
Учебное пособие предназначено  для студентов специ-
альности «Реновация объектов и средств материального про-
изводства». Оно может быть использовано при самостоя-

тельной работе по изучению дисциплины «Перспективные 
технологии реновации», при проведении семинарских заня-
тий, выполнении лабораторных работ, домашних заданий, 
курсовых и дипломных проектов, КНИРС. 
Учитывая новизну изложенного материала, пособие мо-
жет представлять интерес для аспирантов и работников про-
мышленности, имеющих отношение к изготовлению изделий 
с применением ГТП. 
 

ВВЕДЕНИЕ 

Износостойкие и эрозионностойкие высокотемператур-
ные покрытия, получаемые методами ГТН, характеризуются 
широким спектром технологических возможностей. Это поз-
воляет использовать их как для восстановления изношенных 
деталей, так и для повышения износостойкости изделий, экс-
плуатация которых связана с циклическим нагружением, 
большими контактными давлениями, с воздействием агрес-
сивных сред и высоких температур. К подобным изделиям 
относится разнообразное технологическое оборудование, уз-
лы и детали автомобильных и тракторных двигателей: ко-
ленчатые валы, блоки цилиндров, шатуны и т. д. Ярким при-
мером объекта, работающего в экстремальных условиях, мо-
жет служить самолет, использующий в качестве топлива 
сжиженные природный газ или водород. 
Газотермическое напыление покрытий, с одной стороны, 
позволяет осуществить качественное повышение технологи-
ческого уровня изготовления изделий с применением кера-
мических композиционных материалов, а с другой стороны, 
существующие сегодня технологии напыления не могут 
обеспечить точность и качество поверхностного слоя детали 
в соответствии с требованиями рабочего чертежа. Это вызы-
вает необходимость последующего применения в технологи-
ческом процессе изготовления или восстановления методов 
размерной обработки. Однако опыт промышленного приме-
нения и научных исследований ГТП показал, что керамиче-
ские композиционные материалы отличаются низкой обраба-
тываемостью резанием. 

В настоящее время в учебной и научной литературе дают-
ся широкие представления о ГТП и методах их первичного 
формообразования. Однако рассмотрение вопросов размерной 
обработки изделий с использованием ГТП ограничивается 
традиционными технологическими процессами механической 
обработки резанием.  
Растущая потребность в применении ГТП и в то же вре-
мя малая изученность процесса резания напыленных метал-
локомпозитов определяют своевременность и актуальность 
обобщения и широкого использования результатов теорети-
ческих исследований и имеющихся практических наработок 
в области создания нетрадиционных высокоэффективных 
технологий обработки ГТП. 
Учебное пособие базируется на материалах лекций по 
разделу «Обработка резанием газотермических покрытий» 
дисциплины «Перспективные технологии реновации», чита-
емых студентам МГТУ им. Н.Э. Баумана. В пособии рас-
смотрены наиболее значимые нетрадиционные эффективные 
технологии и методы размерной обработки ГТП, позволяю-
щие решать комплекс технологических задач с высокими 
выходными параметрами и находить эффективное примене-
ние при производстве изделий различного служебного 
назначения. Знания о наукоемких технологиях в значитель-
ной степени могут способствовать как созданию самих высо-
котехнологичных разработок, так и их коммерциализации.