автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение эффективности фрезерования волокнистых полимерных композиционных материалов фрезами с разнонаправленными режущими кромками

ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

—:---------------------------------

На правах рукопйсу

Тарасвк Анатолій Петрович

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ФРЕЗЕРУВАННЯ ВОЛОКНИСТИХ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ФРЕЗАМИ

- З РІЗНОНМРШЕІШМИ Ріігаші КРОМКАМИ

05.03.01 - процеси механічної і фізико-твхнічної обробки, верстати та інструмент

Автореферат дисертації на зцобуття наукового ступеня кандидата технічних, наук

Харків- 1993

“ Ройогу виконано ка кафедрі різання матаріалів та ріжучих інструментів Харківського політехнічного інституту .

- Науковий ке різник - доктор технічних наук/ .

,, " . прсфооор Дрокчсин З.Л. .

■ Офіційні опоненти: доктор технічних наук,

; • ■ ' процесор Тернок М.Е,' - .

- • . ' .. ' ■ кандидат технічних наук ’ ...

‘ , 1 ;. - Сороченко В.Г.. . ' ; .

' Провідна установа указана в рішенні спеціалізованої ради

Захист відбудеться '2)" ¿КО&ТЧЯ 1993 року о /5~ годині на засіданні спеціалізованої ради Д 02.09.01 Харківського політехнічного інституту за адресою:, .

. . . 310002, м.Харків,2, МСП, Вул.Фрунзе 21. . .

• 3 дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського

політехнічного інституту. .

, ‘ . ' * ' ' ‘ ■

' Автореферат розіслано "2111 $£рсС-НЯ Р.0КУ*

Учений секретар . споціалізованої ради

М.Д.Узунлн

, Актуальність.Висока питома механічна міцність та жорсткість волокнистих полімерних композиційних матеріалів(ШІКМ), їх хімічна електрична і радіаційна стійкість, обумовили широке розповспдяання в багатьох галузях промисловості, насамперед в ракетно-космічній • техніці, й авіа,-су дно,-і автомобілебудуванні, а також при виробництві товарів народного споживання. .

Незважаючи на очевидні переваги ВПКМ. в зрівнянні з традиційними матеріалами, їх застосування'В якості конструкційних, електроізоляційних та декоративних матеріалів стримується рядом технологічних трудностей їх обробки різанням та забезпечення потрібної якості обробленої поверхні. '

Порушення адгезійного зв'язку між волокном і полімернин в’яжучим (матрицео) під цією механічних сил, теплоти та хімічних процесів при різанні, призводять до відокремлення волокон від матриці га виникненно на обробленій поверхні так званої "ворсистості" -незрізаних волокон, комплексних ниток або джгутів, що недопустимо в ряді виробництв. • ' • -

За.останні чверть століття у нас та за кордоном було опубліковано більше трьох десятків результатів досліджень по якості оброблених різанням пластмас з різного ооду волокнистим наповнв-вачем. Дослідниками установлений вплив окремих факторів на ворои- . отість. Запропоновані даякі часні практичні рекомендації для'її зниження. В ці лому, проблема надійного керування процесом різання для усунення чи значного зниження ворсистості до теперішнього часу' не розв*язана із-за недостатньої вивченості процесу різання волокнистих композитів. До цього часу не запропоновані ні спосіб обробки різанням, ні інструмент, за допомогои яких можно було б зменшити ворсистість при багатозубій обробці цих матеріалів,, '

зокрема при фрезеруванні. Крім цього, не розроблена задовільна методика кількісної оцінка ворсистості. Все це підтверджує актуальність досліджень, направлених на забезпечення потрібної якості обробленої поверхні волокнистих полімерних композиційних матеріалів. ' Мета роботи - на основі рззульт'атів кінематичного аналізу ' процесу.різання гетерогенної структури "волокно-матриця" гвинтовим зубом, установлених особливостей фізичних явищ і закономірностей процесу, розробити, науково - обгрунтований комплекс прак- . тичних рекомендацій, забезпечуючих значне .зменшення ворсис- ■

З

тості, за рахунок теоретичного установлення і експериментального ■ .підтвердження сприятливих кінематичних умов зрізу та створення на цій основі інструменту зі спеціальною ріжучою частиною.

'Наукова новизна..Для усунення чи значного зниження ворсистості при фрезеруванні волокнистих композитів, Запро.псновано забезпечувати напрям, ві гшосного руху ріжучої кромки зуба максимально протилежним напряму згину незрізаних та зігнутих попереднім зубом волокон, що може бути досягнуто за рахунок застосування рі знонаправле-них ріжучих кромок і значного (й:5 разів) зменшення відношення головної складової сили різання до осьової, шляхом максимально... . моклйвого збільшення кута нахилу гвинтового зуба. .

Автор виносить на захист: основні кінематичні закономірності -зрізу волокон полімерних композитів при фрезеруванні; спосіб обробки різанням та інструмент, що забезпечують значно зниження ворсистості; результати дослідження фізичних явищ при різанні волокнистих полімерних композитів фрезами з різнонаправленими ріжучими кромками; методику кількісної о .інки ворзистооті оброблено: поверхні; інженерну, методик,' розрахунків основних конструктивних і геометричних параметрів нозого інструменту, та особливості його виготовлення. .

Практична корисність. На .основі'установлених головних закономірностей процесу різання волокнистих композитів, ртворена нова конструкція ріжучої частини фрез з рі знонаправленими ріжу- • чини кромками а.с. 1^17229, розроблена інженерна методика ' ■

розрахунків їх основних конструктивних і геометричних параме’трів, запропоновані нові технологічні прийоми виготовлення.

Установлені раціональні умови процесу різання ЗПКМ, дані ■ практичні рекомендації для обробки конкретних представників волокнистих композитів. Розроблена методика кількісної оцінки ворсистості по двох параметрах і класифікація оброблених поверхонь в залежності від ступеня ворсистості. ■

Результати упровадкення. Одержані в ооботі практичні резуль- . тати дослідження"упроваджені на підприємствах оборонної промисловості, конверсії і машинобудування. Економічний ефект від упровадження скла гає біля 200 тис. карбованців, пі дттср икениЛ актами (В-ціняч 1590' року) . * .

•; Апробація аобоги. Основні полохання дисертаційної роботи

■ доповідались і абгорювались в 1987-1992 роках на 2 міжнародних, 2 ■всесоюзних і М республіканських конференціях, а також на постійно діючих семінарах Академії наук України "Високі технології .

в машинобудуванні". Харків І992-І993р. '

Публікації» За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 9 друкозаних робіт, підготовлені.! здані в-друк дві статті.

Структура і обгяг роботи. Дисертація, основний зміст якої викладено на 120 сторінках друкованого тексту, складаатьоя із вступу, шести розділів, загальних висновків, списку літератури із 107 найменувань, п'яти додатків. Робота ілвстрована 102 малинками, мас 20 таблиць.

' . ЗМІСТ РОБОТИ . . . ’

Вступ. Обгрунтована актуальність теми, дана коротка характеристика напряму досліджень, наукового і практичного значення розв’язуємої проблеми. Сформульована мета роботи.

' 3 периому розділі розглянуто стан питання по проблемі зниження ворсистості обробленої поверхні волокнистих композитів. .

В роботах вчених Семко М.§., Дроиина ВЛСтепанова A.A., Штуї-' ного Б.П., Кобаяши А. та ін. період І964-Г99І p.p. . автори ' приводять результати .досліджень по якості обробленої поверхні пластмас з волокнистим наповнювачем. Але чітко проблема зниження вороиотосгі не була сформульована. З появою органопластика* ця.проблема стала актуальною, бо із-за високого віднооного подовження при розриві органічного волокна і його малої жорсткості, не удавалось уникнути ворсиототі простим змінюванням умов . різання при лезвійній обробці. ‘ •

- В 30-х роках за кордоном з'явилось декілька робіт, присвячених цій проблемі, в основному японських» німецьких і американських дослідників ; в нашій державі і близькому .зарубіжжі цій,

' проблемі уділено увагу в роботах Дрожжина В.І., Степанова АіА., Карпова В.П., £ілліпова ПЛ., Ходирева В.Г. та ін. На основі

• аналізу цих робіт було установлено, що на ворсистіоть обробленої поверхні волокнистих композитів впливавть в основному:

- радіус закруглвння ріжучої кромки і якість обробки пря-крамкових ділянок і, природньо ступзнь знооу ріжучої частини Ін-

струмангу ; ■

- кут між напрямом вектора головного руху і напрямом армування ;

фізико-механічні і теплофізичні властивості оброблюваного матеріалу,

' • Однак, в модній із відомих най робіт, не враховувався вплив особливостей фрезерування на ступінь ворсистості, не розглянуто адекватно взаємне положення ріяучої кромки і незрізаного волокна в дефектному шарі при зрізі і їх відносний рух, недостатньо повно розкрита роль фізичних явищ в утверенні ворсистості. Не сформульовано чітко поняття ворсистості, немає задовільної методики її кількісної оцінки._І нарешті не запропоновані ні спосіб, ні інструмент для ефективного фрезерування волокнистих ¡композитів, забезпечуючих мінімальну ворсистість.

Виходя із мети роботи і стану питання були сформульовані олід/вчі задачі доолідження: • .

для визначення граничних умов забезпечення ефективності процесу різання волокнистих ПКМ та оптимальних конструктивних параметрів ріжучої частини фрез з різнонаправленими ріжучими кромками, встановити основні кінематичні закономір ності зрізу волокон наповнювача при фрезеруванні ; •

для установлення впливу иа стан обробленої поверхні, в першу чергу на ворсистість, сили різання, виявити основні закономірності зміни її. складогих ; ■

встановити закономірності розвитку зносу фрез, як ректору, що найбільш виливає на ворсистість ;

для розробки раціональних умов різання волокнистих !1М, і на ■ основі цього практичних рекомендацій для проектування технологічних процесів їх обробки, встановити вплив режиму різання і РПРЧ на стан обробленої поверхні, в першу чергу на ворсизтість та запропонувати методику кількісної оцінки цьрго дефекту ;

. Розробити практичні рекомендації для проектування технологіч^-них процесів механічної обробки волокнистих композитів, а також Для розрахунків і конструвкінняфрез, розробити технологічний процесо їх виготовлення. ' .

З розділі приводиться загальна методика вимірювань і обробки результатів експзримзктаяьиих даних. ,

■. . Другий розділ присвячений установлений теоретичних умов,

за яких забезпечується з£зхтивкиЛ зріз волокон. При їх установленні автором вперше, враховано, ідо за реальних умов товщина зрізу менша чим глибина нзмий/.чо утворюючої'ося при різанні дефектного шару, в якому. адгезіЯниЛ зв'язок волокон з матрицею вже порушений .і отеє мо'« змінюватись взаємна положення вектора швид-кос.ті різання і о.оем відшарованих волокон. Шерпе враховано такої те, до товцина зрізу на Елементарній Ділянці поверхні різання, формуючій оброблену поверхню'менша ніж ціамзгр одиничного волокна і значно менша ні тс радіус ’закруглення ріжучої кромки зношеного інструменту. . ■ ' ' ' 1

. Під дією механічних сил різання,’теплоти і окисно-хімічних процесів виникає дефектний циструктовано-механоподиопергований поверхній шар, В якому. Порушується здгезійниА зв'язок між матрицею і наповнювачам, щосупровод.-куетьоя відшаруванням волокон. Виниканні в процесі контактування ріжучого клина з оброблюваним матеріалом здвигові деформації приводять до зміщення розлюблених елементів матриці в поверхньому шарі і згину відшарованих волокон в напрямі ятї : сили-різання.' Оскільки радіус закруглення ріжучої Кромки фрези після закінчення періоду приробкй більший ніж поперечні розміри волокон і значно більший ніж товщина зрізу на ділянці поверхні різання, яка;фо,рмує обробіаЯу. поверхи», ріжучий ■клин взаємодіє із зігнутими відшарованими волокнами прикромковов ділянкою задньої поверхні. . . . . ..

' лігілок’на вцавлшться в дефектний шар, який маз понижену твердість в .зрівнянні з початковою структурою, в зв’язку з чим кожний . наступний зуб не мо*е зрізати зігнуте волокно, а "просковзув".по . ньому мал. і • ■

Схема контактування ріжучого клину з волокном в процеоі різання їрадиційними фрезами V

_Оскільки мейа міцності при сжиманні волокна в декілька'разів менша ніж межа міцнооті при розтягненні, логічно припустити, що ’ при русі ріжучого клина назустріч згину волокон ефактивніоть їх • .

зрізу підвищиться, так як вони піддаються переважно напруженням

V ожимання. ■ ■ - .

- В лабораторії обробки пластмас лПІ в результаті дослідження кінематики зрізу одиничного волокна запропоновано, для забезпечення оптимальної схеми навантаження, що дає найбільшу вірогідність / руйнування відшарованого волокна поповнювана, використовувати фрези з'г.н* різноноправленими ріжучими кромками (РНРК) . Застосуй вання цих фрез забезпечує напрям-відносного руху РК при певних . умовах протилежним напряму 'згину иезрізаного волокна, на відміну від традиційних фрез з однонаправленини ріжучими кромками. (ОНРК).

. Використана нами для дослідів збірна фреза забезпечувалась твердо' Сплавними ножами, загальний вид яких показаний на мал. 2 . .

Мал. 2. Загальний вид вставних нолів для фоез з різнонаправленими ріжучими кромками .

■ На тррці цих ножів, також як і на периферії шляхом загочки одержані різнонаправлені ріжучі кромки. Заточку ножів проводили в зборі, для забезпечення точності їх взаємного положення.

Спрощена охема фрезерування волокнистих ПКМ фрезе» э РНРК , показана' на мал. З , ' ' : •

" Мал. 3. .Спрощена схема відносного руху рі знонаправлених ріжучих кромок при-зрізі . .

' Напрям відносного руху різнонаправлених рі «у чих кромок головним чином зале хить від кута нахилу винтового зубу ; з його збільшенням збільшується кут між умовними ооями зігнутих волокон і проекцією швидкості різання на нормальну площину, що підвищує ефективність зрізу (мал. 4) , крім цього збільшується проекція швидкості різання на дотичну площину, яка забезпечує так назване "бриюче" різання. . . ' '

Ке ' КІЛЬКІСТЬ ИЕЗРІЗЯНИХ ВОЛОКОН • . •

.НА ЇШОВІИ ПЛОїцІ '

ОВ -ОрГАНІЧМЕ волокно .

• Мал.- **. Вплив .кута нахилу гвинтового зубу' 'на шероховатість(а)

і ворсистість (б) обробленої поверхні

Установлена кінематична умова зрізу волокон, яка визначає граничну величину пута нахилу винтового зубу '

ід\о < к .

дя К - коефіцієнт, який залежить від величини проекції •горизонтальної складової сили тертя'по передній поверхні на площину різання. Нами визначений цей коефіцієнт для основних представим кіл ВПНМ і запропонована методика його визначення. ■ :

Для забезпечення напряму руху рішучої кромки назустріч згину волокна, необхідно напрям подачі попутнаг зустрічна вибирати в залежності від взаомного положення гяктора швидкості віднооного руху’РК.і умовних осей армуючих волокон. Гранична •

величина подачі визначається виходячи із необхідності забезпечення мінімум цвохразової дії на волокно ■ ріжучих кромок з лівим і правим нахилом. В розиілі приводяться Горнули для її визначення. • .

В *ґротьому розділі ставилис.ь задачі установити основні закономірності зміни сйлирі заннл, а також її вплив на ефективність зрізу волокон при фрезеруванні ВПГОІ інструментами з різнонаправ-леними ріжучими кромками.- . ■

В результаті .проведених/ дослідів була виведена узагальнена закономірність зміни складових оили різанні від режиму різання. Найбільш повно вплив парамзтріні релиму різання та зносу на складові оили різання відображасть двохчленні'формули, що враховусїь дію суми нормальних сил і сил. торїя на Передній та задній поверхнях рі жучопо іслино: і

*&•<•»£* “

*:СУ</* '"

ке а і В. відповідно товщина і івирИна зрізу.

Дані для розрахунків по цим формулам приведені в таблиці: ■

1* ч Ц С5* **! 'И •Ц*. % :% $ ь "А

р* <1 V; іі 5,6 34 0,35 0,5? 0,12 0.І& Ь.гг Ь.Ьг 0,0)4 0,И5 0,И о,чі і- ¿0 3- ¿0 0,0.1 0,35 Й, 05 о,»У

Товщина зрізу змінне як нормальну, так і дотичну сили на передній поверхні, на змінюючи сили гертя і нормальної сили на задній поверхні. Головна складова сили різання збільшується, в основному за рахунок .зростання нормальної-сили, на передній поверхні, а радіальна складова, за рахунок зростання нормальної сили на задній поверхні. ■

В розділі установлено, що із зростанням кута нахилу гвинтового зубу підвищується ефективність.зрізу армуючих волокон (зменшується співвідношення Рг^Рц) І Для назношеного інструменту при СО - І5°(Р«.:.Рх = 17 : і)ворсистість складає 40$, при 10 = 65 -

(й:Рх = 2 : і)ворсистість складає 4%. При досягненні критерію

зносу( /|, - 0,І2мм)при РгР* .= 17' : Г ворсистість - 70-80 %,

при Рг:% = 2:1 - 20-25 $. . _ '

. Із зменшенням сили тертя по передній поверхні знижується мінімальний кут нахилу гвинтового зубу, при якому забезпечується елективний зріз волокна, оме прикромкові ділянки передньої повер-

хні повинні мати низьку шевоховатість, одержану за рахунок рв- ' теАьної заточки і доводки лаза. Для авидкорікучих фрез пропонується застосовувати покриття, які знижуать коефіцієнт зовнішнього тертя оброблюваного матеріалу по передній поверхні.

Четвертий розділ присвячений установленню основних закономірностей знооу фрез з різнонаправленими ріжучими'кромками. Б ньому . ■

виявлені особливості розвитку і. інтенсивність зношування зубу фрези з РНРК, а також зміна злементів форми поверхні знооу: розроблено критерій зносу ; установлені залеккооті' впливу ГП?Ч на . знос і стійкість ( запропоновані рекомендації для вибору інструментальних матеріалів, установлення оптимальних ГПРЧ і раціональних режимів різання. . . . • ■

При обробці фрезами з різнонаправленими ріжучими кромками пластмас, аомованих органічними волокнами з низьким, модулем пруж-каоті і великим відносним подовженням,, погіршення якості обробленої поверхні зв’язано в першу чзсгу з утворенням ворсистості із-за зростання радіусу закруглення ріжучої' кромки, в зв'язку, з чим при виборі матеріалу ріжучої чаотини пропонується віддавали перевагу дрібнозернистим інструментальним матеріалам з більшим , вмістом зв’язкй так як вони забезпечують’менше околів ріжучої ■' кромки за період притки і при однаковому зносі мають-меньший її радіус (ВК6М, ВК&) . Для пластмас, армованих мінеральними волок-, нами та іншими абразивними наповіійЕачами, пропонується використовувати більш зносостійкий твердий сплав,БИ. ' •

В розділі установлено, що вибір критерію зносу визначається технологічною ознакою - ворсистістю обробленої поверхні. Для орга-нопластиків і поліармованих ГІКМ на їх основі критерій зносу ,

пропонується приймати 0,1 «-0,12 мм, що-відповідає радіусу закруг-Л0ння ріжучої кромки для БКЗ - 25 і- 35 мкм-, Для пластиків,, що*\шс- ■ гять в собі органоволокна— 0!^ З - 0,14 г 0,16 мм , (Я г, '+5 «-50 мкм) Конструктивні особливості-ріжучої частини фрез'з РНРК визна- , чапть використання підвищених задніх кутів в зрівнянні з пропоио-ваними в літературі Для циліндричних фраз. Оптимальний задній кут, для використаних в дослідах оброблова їих матеріалів лэлить в інтервалі (25 4-ЗО) 0 . . : -.

’В розділі приведена узагальнена закономірність впливу режиму

■ різання на стійкість |раз. Виявлено» зміценіл течки перегину на графіку , У-Т для фрез із' різнонанрзвлеиими ржучйми кромками .

зв’язану з початком карбонізації полімера в зону менших швидкостей різання, а гако* зростання показника степені в залежності

V = СуТ"1 • 11® пояснюється більш напруженими тепловими умовами роботи вершини зубу, оскільки має місце стиснене різання.

Виведена узагальнена стійкісна залежність для розрахунку швидкості різання при фрезеруванні інструментами з РНРК волокнистих композитів і узагальнена формула для розрахунку зносу фрез по задній поверхні. Установлена порівняльна зношуваність фрез при обробці склотекстоліту, склоорганопластику і органопластику, яка визначається співвідношенням 1,83 : 1,0 : 0,65.

В п'ятому розділі приведені результати дослідження якості ’ обробленої поверхні при різанні волокнистих композитів інструментами з різнонагіравленими ріжучими кромками.

' Сформульовано визначення ворсистості і запропонована методика її кількісної оцінки. Розроблена класифікація оброблених поверхонь ВИКМ в залежності від ступеня Ворсистості. •

' Ворсистість оцінювали по двох параметрах: кількості Кв(в незрізаних волокон і їх’висоті Нв(в мкм)на базовій площі. ■

- В основу методики визначення кількості незрізаних волокон нами • було покладено, відомий в металографії планіметричний метод кількісної оцінки співвіцнояення фаз. Висоту незрізаних волоКон.Нв вимірювали- методом зміни фокусування на металографічному мікроскопі МИМ - 8М. При значній ворсистості, коли кількість і висоту незрізаних волокон визначити не можливо, вимірювали .кількість і висоту Нц незрізаних комплексних ниток, або дягутів волокон за допомогою інструментального мікроскопу'БИМ-І методом зміщення поля зору. В цьому випадку використовувалась не базова площа, а базова ' довжина на подовжній площині.

' Для спрощення оцінки ворсистості в виробничих умовах та правильного вибору засобів вимірювань, розроблена класифікація оброблених поверхонь ВПіи ' пал.1)) '

В розділі установлено, що найбільший вплив на ворсистість, при обробці волокнистих композитів чинять: радіус закруглення ріжучої кромки, кут нахилу гвинтового зубу (для інструментів з р'гзно-напрзвленими ріжучими кромками), величина та напрям подачі; ■ ,

Передній кут практично не впливзс на ворсистість із-за спів- ' розмірності товаинм іргзу та радіусу закруглення ріжучої кромки.

При збільшенні заднього кута ворсистість зменшується із-за / зменшення радіальної складової сили різання і відповідно зменшення розшарування оброблюваного матеріалу. • '

ІЗ

К • Ч ■ н» , Кц Лн, н„ ачии&Ш

КІЛЬКІСНА ОЦІНКА ЯК ОС Г< Ш

. сі-йіаммя волокна - . , ■

Мал.5. Класифікація оброблених повврхонь 5ПКМ та кількіона . оцінка їх якості • ' ■ . . , . . .

Радіус закругленню ріжучої .кромки, в залежності від оброблюваного матеріалу, на'повинен перепитувати ЗО ? 35 .мкм при обробці органопластика .і 40 Ч 50 мкм' при обробці склотекстоліту та інпгйх матеріалів, армованих мінеральними волокнами(мЗл*б) ■' ' •

Мал* б. Залежність шероховатості і ворсистості віч . .

■ ,:л • . тривалості обробки, при різних радіусах закруглення

■ ріжучих кромок та кутах загострення ' ' -

Із приближениям кута загострення ріжучого климу до 90°, інтенсивність збільшення радіусу закруглення'ріжучої кромки зменшується, в зв'язку з чим рекомендовано використання циліндричних поясків на задній Поверхні фрез, ширйноп не.більше • 50 мкм, на відміну від ранішепропонованоі гострозаточеної форми ріжучого клина (цив.мал. 6.)

Кут нахилу гвинтового зубу повинен бути не меншим за 55 4-65 , в Залежності від оброблюваного матеріалу. .

. Із зростанням подачі суттєво піцвиодуеться ворсистість обробленої поверхні, особливо висота незрізаиих волойон, що пов'язано: •по-перше із'зростанням сили різання, яка призводить До розшару-* вання оброблованого матеріалі, по друге із зменшенням числа циклів дії різнонаправлених ріжучих'кромок на волокно, по трете із зміною умов отруккоутворзнняі Вперше запропоновано застосування зустрічної подачі при обробці ПКМ, що забезпечуй зниження вор-оистовті обробленої поверхні в 2 н 3 рази в зрівнянні із застосуванням попутньої. ' " . • .

Установлено вплив наповнювача на ворсистість обробленої поверхні. Для органоплаотиків вона в 5+8'разів вища, ніж у ■ пластмас армованих мінеральними волокнами^ ■

Інструментальний матеріал впливає на ворсиотіоть побічво через інтенсивність зростання радіусу закруглення ріжучої кромки, теплопровідність і коефіцієнт зовнішнього тертя.

На основі результатів досліджень якості обробленої поверхні ВПКМ при фрезеруванні розроблені раціональні умови різання кой-, кретних представників цих матеріалів.. ■

В шостому розділі приведені практичні рекомендації для розрахунків і кояструйвання фрез з різчонапрйвленими ріжучими кромками, викладені загальні вимоги до їх конструкції і" геометричних параметрів ріжучої частини, виходячи із особливостей їх виготовлення і експлуатації. -

Розроблзний типовий технологічний процес виготовлення фрез із РНРК, який може бути реалізованим в умовах інструментального цеху машинобудівного заводу, Додоржання запропонованого режиму' заточки і доводки, а також інших умов обробки, запезпечують чистоту прикромкових ділянок зуба не гірше 0,16 мкм і радіус закруглення ріжучої кромки 5 4-8 мкм .

Розроблені -рзяими різання волокнистих ПКМ в, тому числі

поліармованих на основі органічних, скляних і вуглецевих волокон, які забезпечують високу 'продуктивність обробки при задовільній стійкості інструменту і якості обробленої поверхні,

3 урахуванням особливостей процесу різання волокнистих ПлМ фрезами з ?НРК, розроблені загальні вимоги до обладнання, виконання яких забезпечує безпечну'і продуктивну обробку,

Додатки містять: креслення інструментів з РНРК і оондаки . для їх виготовлення, типовий мзрпрутний технологічний процео, '

таблиці раціональних умов обробки-БПИ, блок-схему розрахунків., перетину зрізу На ЭВМ, копії документів підтверджуючих управад-•ження результатів дослідження в промисловість.: • ‘

- ЗАГАЛЬНІ.ВИСНОВКИ ПО РОБОТІ . ■ • ' "

- І. На основі виявлених основних кінематичних особливостей

і закономірностей.різання волокнистих ПКМ установлено, що ефективний зріз волокон можливий тільки в разі, якщо напрям відносного ■ руху ріжучих кромок .протилежний' згину наповнувача в дефектному шарі . Це моле бути забезпечиним тільки при застосуванні спеціальної _ ріжучої частини, що має різнонаправлені'ріжучі кромки.

2. Установлені основні закономірності процеоу різання волокнистих композитів фрезами'з різнонаправленими ріжучими кромками' і виявлені найбільш значні йакторй, впливаючі на ступінь ворсис-.

тості обробленої поверхні ' радіус закруглення ріжучої кром-. ки, кут нахилу гвинтового зуба, величина і напрям подачі;

■ 3. Вперше установлено, що для забезпечення ефективності; зрізу волокон, відношення головної складової сили різання до -

осьової не повинно,перевицу.ватй 1,5 *2,5 , на відміну від раніше допуотимих 7і-І0. Це забезпечується за рахунок підвищення кута , нахилу головної рі.кучої кромки до 60*65 а -також ретельної ' заточки і доводки прикромкових ділянок* . •

4; Установлено,.що критерій зносу необходно вибирати по технологічному признаку ь- недопустимій вороистості обробленої . поверхні ; вій характеризується критичним радіусом закруглення ріжучої кромки, вираженим через знос по задній поверхні. Запропоновано, на відміну від раніио рекомендованої гострозаточеної

форми ріжучого клина,- застосовувати; для збереження малих, раді -. уоів закруглення ріжучої коокки за період стійкості, а також

забезпечення потрібного допуску на радіально биття зу<5ів - технологічні пояски, шириною на більше 0,05 мм. ,

5. Сформульовано поняття "ворсистості" і розроблена метопи- \

ка її кількісної оцінки, /становлені раціональні умови процесу, , різання, при, яких досягається мінімальна ворсистість, при цьому впорше запропоновано застосування зустрічної подачі для їх знижання. . ' ■

6. На основі-установлених найважливіших закономірностей .. процесу різання БПКМ, створена нова конструкція ріжучої частини фрез з різнонапрзвл-еними ріжучими кромками, розроблена інженерна методика розрахунків іх основних конструктивних і геометричних ‘ параметрів, запропоновані нові технологічні прийоми його виготовлення в умовах інструментального цёХу середнього машинобудівного заводу, сформульовані вимоги до обладнання, що застосовується

при обробці полімерних волокнистих композитів. - .

ПУБЛІКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ . ”

_____І.’ Дрожжин В:2. Верезуб Н.В. Тарасюк А.П; Оптимальные геомв«

тричеокйв параметры: специальных кокцэвых фрез для обработки во- . локнистьгх полимерных композиционных материалов. // Тез. Докл. . в. - й науч. конф. инструментальщиков Урала. Перестройка инсігрумв« нтального производства - важнейшая .задача 12-й пятилетки. -Пермі, 1988. - С. 182-183. '' •

■ ' 2.Дрожжин В.И. Тарасюк А.П. Технологическое'обеспечение изготовления инструментов с разнонаправленными режущими кромками для эффективной обработки высокопрочных ГКМ. // Тез. докл. peo-' . публ. науч. конф.Прогрессивный методы обработки труднообрабатываемых материалов. - Мариуполь, 198?. - С.-102-103.

. 3. Дрожжин В.И, Тарасяк А.П. и др. Конструктивные особен-

ности режущих инструментов зля эффективной обработки ВПКМ. //

7-я международн. конФ. rio инструменту: тез. докл. - HiskoCt,

1989. - С. 124-130. . ..

4. Тарасюк А.Л. Повышение эффективности фрезерования полимеров, армированных высокопрочными химическими волокнами. // Т93. докл. международн. науч, конф. Проблемы резания материалов в современных ' технологических процессах. - Харьков, 1991. - С. I3I-I32.

5. Тарасюк А.П. Температура э подрезцовом слое при фрезеровании пластмасс армированных полимерными волокнами. // Тез. докл

всеооюзн, науч. кон|>. Теплофизика технологических процессов. —

Рыбинск, 1992, - С.'102-103. ' ' • .

6. Дроиин В.И. Тараорк Д.П. Влияние температуры на состоя-

ние обработанной фрезерованием поверхности волокнистых вомпозитов //Тез. дао,-кесоозн. науч. конф,- Теплофизика технологических процессов, ~ Рыбинок, 1992. - С. 98-100. . ..

7. Тарасюк А.Л, Изкоаостойкооть фрез о разнонаправленными

рвж/щимк кромками. // Тез. докл. раопубл. науч. кокф. Виоокие тех коюгии'в машиностроении, - Харьков, 1992.•— С. 128-Г29. ■

8. А.о. » 1517229. СССР. Иногозубый режущий' инструмент. /

Вере зуб Н.В., Дрочокин В.И., Тарасюк А.П. и др. . " . ' '

9. А.о. »1630145. СССР. Режущий инструмент. / Варазуб К.В.,

Тарасвк. А.П., Садовой С.И. . . . . •

Підп. до друку Формат 60><841/(«. Папір, друк. Лрук офсетний.

Уковн. лрук. арк. 1»* Умови, фарбо-відб. /, у Облік.-вид. арк. /,<?

Тираж /¿.і? 'прим. Заи. Аб у / . Безплатно.

Харківське оре^дік поліграфічне підприємство. 3)0093..Харкт. в\л. Свердлова. 115