"Механики XXI веку" №16 2017

Механики XXI веку. №16 2017 г.

Введение.

В настоящее время для изготовления деталей все чаще применяются мате-

риалы, обладающие высокими прочностными свойствами, что обусловлено развитием тех-

нологий и необходимостью совершенствования узлов и механизмов различных устройств.

Традиционные конструкционные материалы, такие как стали и их сплавы, цветные металлы

и их сплавы, способны обеспечить требуемую прочность деталей, однако имеют высокую

стоимость и значительную массу. Для устранения этих проблем в промышленности реали-

зуются технологии изготовления деталей из композиционных материалов. Наиболее широко

распространены композиционные материалы на полимерной основе, армированные стеклян-

ными, углеродными, борными и органическими волокнами и тканями [1–4]. Эти материалы,

как правило, состоят из двух или более компонентов, обладающих различными физико-

химическими свойствами и объединенных в единую макроструктуру. Композиты имеют вы-

сокую прочность в сочетании с низкой плотностью, способны сопротивляться коррозии и

химическому воздействию, а также обладают сравнительно невысокой стоимостью. Однако

полимерные композиты имеют ряд недостатков. Как известно, для изготовления деталей из

полимерных композиционных материалов применяются экструзия, прессование, намотка и

другие технологии, позволяющие получать необходимый профиль детали, однако во многих

случаях для получения готовой детали необходимо применять механическую обработку. При

этом возникают трудности, связанные со спецификой свойств полимерных композитов: де-

струкция полимерного связующего и появление в процессе механической обработки твердых

структур, оказывающих негативное влияние на состояние режущей кромки инструмента; вы-

сокая твердость наполнителя; слоистая структура и т.п.[3]. Это вызывает интенсивный износ

режущего инструмента и приводит к неудовлетворительному качеству обработанной по-

верхности.

Эти проблемы решаются подбором инструментальных материалов и режимов обра-

ботки, обеспечивающих высокую износостойкость режущего инструмента и качество обра-

ботанной поверхности. Также важен выбор оптимальной конструкции режущего инструмен-

та для производственных условий, который может обеспечиваться путем применения про-

граммного обеспечения, позволяющего автоматизировать процесс разработки технологиче-

ского процесса [5–13].

Высокая износостойкость режущего инструмента может быть достигнута применени-

ем твердых сплавов, однако они трудно поддаются обработке при формировании режущей

кромки инструмента [14–17]. Проблема решается путем использования технологий электро-

алмазной обработки с одновременной правкой круга и травлением детали, которые позволя-

ют получать поверхности твердых сплавов высокого качества с максимальной производи-

тельностью [18, 19].

Среди широкой номенклатуры полимерных материалов стоит выделить композиты,

армированные стеклянными тканями. Они применяются для изготовления деталей различно-

го назначения, например, в машиностроении в качестве конструкций, работающих в услови-

ях повышенных вибраций и знакопеременных нагрузок, сеток для армирования отрезных

дисков или фильтров очистки отходящих газов от пыли и промышленных стоков, в автомо-

билестроении в качестве глушителей, панелей, теплоизоляционных прокладок и т.п., в судо-

строении в качестве теплозвукоизоляции судовых установок и оборудования, в авиационной

промышленности и ракетостроении в качестве корпусных деталей самолетов и ракет, в хи-

мической промышленности в качестве химически стойких труб и емкостей для хранения аг-

рессивных жидкостей, в металлургии в качестве фильтров для расплавов металлов при литье

и т.п. [3, 4].

Теория.

Исследования по разработке рациональных параметров резания стеклопла-

стиков и стеклотекстолитов отражено в работах [20–32], в которых приведены результаты

исследований качества обработанной поверхности, мощности обработки и стойкости режу-

щего инструмента в зависимости от режимов резания. При этом варьирование скорости ре-

зания не осуществляется, а устанавливается ее максимальное значение, ограниченное воз-

можностями технологического оборудования,что связано с особенностями протекания пла-