ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Рассмотрены тенденции развития и перспективы использования неметаллических композиционных материалов, их применение в технике, а также способы получения заготовок и деталей из подобных материалов. Приведен краткий сравнительный анализ методов обработки полимерных композитов, выявлено, что механический способ более универсален и широк в применении для резания неметаллических композитов. Обозначены трудности обработки композитов, связанные со свойствами материалов компонентов неметаллических композитов, откуда видно, что инструмент, обрабатывающий данную группу композитов, работает достаточно в сложных условиях, предъявляющих к инструменту особенно высокие требования по прочности, износостойкости, твердости и т. д. Кроме того, инструмент, предназначенный для обработки неметаллических композиционных материалов должен иметь специальные геометрические характеристики, отличающиеся от геометрии режущих элементов, служащих для обработки металлов. Данным требованиям удовлетворяют твердосплавные инструментальные материалы группы ВК. Однако получить качественную режущую кромку с такими геометрическими параметрами и механофизическими свойствами твердого сплава представляет достаточно большую трудность. В работе рассмотрены методы, использующиеся при затачивании твердосплавных режущих элементов, такие как традиционное алмазное шлифование; электрохимическое шлифование; алмазное шлифование с электрохимической правкой круга; комбинированное электроалмазное шлифование. Цель работы. Исследование состояния твердосплавной пластины после затачивания. Методы исследования. Приведена методика моделирования для определения поврежденности и напряженно-деформированного состояния режущей кромки твердосплавного инструмента после затачивания. Данная методика в основе своей использует модель разрушения Джонсона–Кука. Результаты и обсуждение. Представленная методика позволяет оценить указанные методы затачивания на предмет получения наиболее качественно заточенного режущего элемента для обработки неметаллических композиционных материалов. Применение данной методики позволит также сократить количество экспериментов на практике, что выгодно с экономической точки зрения.

1. Батаев А.А., Батаев В.А. Композиционные материалы: строение, получение, применение. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. – 384 с. – ISBN 5-7782-0315-2.

2. Ярославцев В.М. Технологические решения проблем обработки ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение. – 2005. – Спец. вып. 2: Композиционные материалы, конструкции и технологии. – С. 41–62.

3. Кугультинов С.Д., Ковальчук А.К., Портнов И.И. Технология обработки конструкционных материалов. – 2-е изд. – М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2008. – 672 с. – ISBN 5-7038-2795-7.

4. Сидоренко С.А., Ющенко Д.А., Большешапова А.В. Повышение эффективности получения продукции из композиционных древесных материалов с использованием режущих инструментов // Новые методы и технологии: состояние вопроса и перспективы развития: сборник материалов Всероссийской молодежной научной конференции 24–26 июня 2014 г. – Саратов: Наука, 2014. – С. 23–26.

5. Лобанов Д.В., Янюшкин А.С. Технология инструментального обеспечения производства изделий из композиционных неметаллических материалов: монография. – Старый Оскол: ТНТ, 2012. – 296 с.

6. High-speed grinding of ZHS6-K high-temperature nickel alloy / A.Y. Popov, D.S. Rechenko, K.V. Averkov, V.A. Sergeev // Russian Engineering Research. – 2012. – Vol. 32, N 5–6. – С. 511–512. – doi: 10.3103/S1068798X12050176.

7. Formation of wear-resistant structures on solid alloy for superfinish processing / D.S. Rechenko, A.Y. Popov, B.P. Gritsenko, A.R. Sungatulin, Y.V. Titov, V.P. Sergeev, A.V. Voronov, K.A. Deev, V.A. Pupchin // AIP Annual Conference Proceedings. – 2016. – Vol. 1783, iss. 1. – P. 020191. – doi: 10.1063/1.4966485.

8. Soler Ya.I., Nguyen V.L. Selection of synthesis corundum grain in grinding flat parts from hardened steel 30CHGSA by the macrogeometry criterion // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 788. – P. 95–101. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.788.95.

9. High-quality tools in the machining of commutators / D.Y. Belan, V.V. Dyundin, D.S. Rechenko, Y.V. Titov // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, N 11. – P. 948–950. – doi: 10.3103/S1068798X16110058.

10. Братан С.М., Новоселов Ю.К., Минаев Н.А. Моделирование съема припуска на операциях комбинированного шлифования в пассивирующих средах // Вестник Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Серия: Машиностроение. – 2009. – № 56. – С. 244–257.

11. Братан С.М., Сидоров Д.Е., Ревенко Д.В. Моделирование съема материала при шлифовании поверхностей с введением в зону обработки дополнительной электрической энергии // Вiсник СевНТУ. – 2011. – № 118. – С. 6–14.

12. Popov V.Yu., Arkhipov P.V., Rychkov D.A. Adhesive wear mechanism under combined electric diamond grinding // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P. 01002. – doi: 10.1051/matecconf/201712901002.

13. Identification of removal parameters at combined grinding of conductive ceramic materials / S. Bratan, S. Roshchupkin, A. Kolesov, B. Bogutsky // MATEC Web of Conferences. – 2017. – P. 01079. – doi: 10.1051/matecconf/201712901079.

14. Integrated processing: quality assurance procedure of the surface layer of machine parts during the manufacturing step "Diamond smoothing" / V.Yu. Skeeba, V.V  Ivancivsky, A.K. Zhigulev, P.Yu. Skeeba, D.V. Lobanov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – Vol. 125. – P. 012031. – doi: 10.1088/1757-899X/125/1/012031.

15. Contact processes in grinding / A. Yanyushkin, D. Lobanov, P. Arkhipov, V. Ivancivsky // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 788. – P. 17–21. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.788.17.

16. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Архипов П.В. Потеря режущей способности алмазных кругов на металлической связке при шлифовании композиционных материалов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. – 2013. – № 1 (47). – С. 178–183.

17. Новоселов Ю.К., Братан С.М. Моделирование процессов взаимодействия шлифовального круга и заготовки при чистовом шлифовании // Вiсник СевНТУ. – 2011. – № 118. – С. 92–106.

18. Skeeba V.Yu., Ivancivsky V.V., Pushnin V.N. Numerical modeling of steel surface hardening in the process of high energy heating by high frequency currents // Applied Mechanics and Materials. – 2014. – Vol. 698. – P. 288–293. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.698.288.

19. Bratan S., Novosyolov Y., Roshupkin S. Modeling of cutting forces in diamond drilling // International Journal of Innovative and Information Manufacturing Technologies. – 2015. – N 2. – P. 59–63.

20. Солер Я.И., Казимиров Д.Ю. Моделирование теплофизики плоского шлифования // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2005.– № 5. – С. 56–62.

21. Богуцкий В.Б., Новосёлов Ю.К., Братан С.М. Расчет размерного износа абразивных зерен при наружном круглом шлифовании // Ползуновский альманах. – 2012. – № 1. – С. 279–283.

22. Bratan S., Roshchupkin S., Novikov P. Modeling the grinding wheel working surface state // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 1419–1425. – doi: 10.1016/j.proeng.2017.10.655.

23. Holmquist T.J., Johnson G.R., Gooch W.A. Modeling the 14.5 mm BS41 projectile for ballistic impact computations // Wit Transactions on Modelling and Simulation. – 2005. – Vol. 40. – P. 61–75.

24. Лобанов Д.В., Мулюхин Н.В. Методика прогнозирования поврежденности твердого сплава при затачивании инструмента для обработки неметаллических композитов // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2018. – Т. 5, № 1–2. – С. 78–84.