Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 3 2018 37 TECHNOLOGY металлической матрицей. В связи с развитием полимерных композитов появились новые зада- чи в области механической обработки резанием подобных материалов [1]. С появлением новых композиционных ма- териалов с уникальными свойствами возника- ет проблема придания изделию точных форм и соблюдение более высоких технических тре- бований. Формообразование готовых изделий и заготовок из полимерных композитов проис- ходит в основном путем литья, прессования, штамповки и другими методами. Но зачастую придать конечную форму и обеспечить необ- ходимые качественные показатели изделию на заготовительной стадии не удается, так как ус- ложнение конфигурации изделия существенно способствует усложнению и удорожанию кон- струкции формообразующей оснастки и, как следствие, самой технологии. С помощью за- готовительных операций не всегда возможно добиться соответствующих технических тре- бований (шероховатость, точность размеров и взаимное расположение ответственных и со- прягаемых поверхностей и т.д.), что существен- но снижает срок службы сопрягаемых подвиж- ных деталей в сборке. Формообразование деталей из полимерных композитов механическим резанием – более универсальный и рациональный метод [2, 3]. Например, лазерная резка способствует тер- мическому повреждению материала, падению эффективности с ростом числа слоев много- слойных композиций. Гидроабразивная резка характеризуется достаточно высокой стоимо- стью. Резка данным методом тонких листов приводит к их разрушению, кроме того, многие материалы гигроскопичны, что исключает воз- можность использования такой технологии. Бо- лее универсальным методом является обработ- ка с помощью механического резания, так как при определенных условиях механического ре- зания перечисленные недостатки упомянутых методов отсутствуют [4]. Однако обработка неметаллических компо- зиционных материалов резанием имеет также и некоторые специфические особенности [3, 4]. Высокая твердость и абразивное воздействие наполнителя на режущий элемент значительно снижает стойкость инструмента. Низкие тепло- проводность и теплостойкость композиционных материалов, наряду с увеличением пятна контак- та между обрабатываемой заготовкой и инстру- ментом из-за упругого воздействия на заднюю поверхность, приводят к повышению темпера- тур в зоне резания и, как следствие, выгоранию матрицы неметаллических композитов. Приме- нение смазывающе-охлаждающих технологиче- ских сред в большинстве случаев также недопу- стимо в связи с повышенным влагопоглощением некоторых видов наполнителей, что усугубляет процесс. В результате механохимических про- цессов при деструкции полимерного связующе- го возникает повышенный износ инструмента при резании. Слоистая структура и низкая проч- ность некоторых композитов препятствуют по- лучению высокого качества поверхности. Ресурс инструмента определяется технологическим критерием износа, так как во время обработки неметаллического композиционного материала при достижении недопустимого износа инстру- мента на обработанной поверхности появляются характерные дефекты в виде ворсистости, повы- шенной шероховатости и прижогов [5]. На качество обработанной поверхности из- делия влияет состояние режущей кромки и ра- бочих поверхностей инструмента, а также по- врежденность инструментального материала вблизи кромки, формирующееся, как правило, при затачивании. Остаточные напряжения в по- верхностном слое толщиной приблизительно 0,5...1 мм являются определяющим фактором износостойкости режущего клина. Геометрией режущего лезвия инструмента и шероховато- стью его рабочих поверхностей определяются условия реализации процесса резания, износ режущего инструмента во время работы и, как следствие, качество обработанной поверхности [6–11]. В работах авторов [5] для обработки не- металлических композитов рекомендуется в качестве инструментального материала при- менять твердый сплав группы ВК (ВК6, ВК8 и т. д.) . Угол при вершине режущего элемента варьируется в пределах 50...60º. Но получение качественного режущего лезвия из высоко- прочных инструментальных материалов с обе- спечением специфической для обработки ком- позитов геометрией традиционными методами достаточно сложный и трудоемкий процесс [12–14].