Технологическое обеспечение качества поверхности слоистых стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Су Цзянь

• Су Цзянь
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Су Цзянь

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ СЛОИСТЫХ СТЕКЛОВОЛОКОННЫХ КОМПОЗИТОВ

1.1 Область применения и перспективы использования композиционных материалов

1.2 Факторы, влияющие на механическую обработку слоистых стекловолоконных композитов

1.3 Сравнительный анализ методов обработки слоистых стекловолоконных композитов

1.4 Основные требования к режущему инструменту для обработки слоистых стекловолоконных композитов

1.5 Выводы по обзору. Цель и задачи исследования

2 ИЗУЧЕНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ СЛОИСТЫХ СТЕКЛОВОЛОКОННЫХ КОМПОЗИТОВ ПРИ КОНЦЕВОМ ФРЕЗЕРОВАНИИ

2.1 Задачи исследований. Экспериментальные образцы и оборудование

2.2 Компьютерное моделирование распределения напряжений в объеме обрабатываемого материала в системе конечно-элементного анализа ANSYS (модуль Workbench Explicit Dynamics)

2.3 Анализ микроструктуры поверхности экспериментально обработанных образцов

2.4 Выводы

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНЦЕВОГО

ФРЕЗЕРОВАНИЯ СЛОИСТЫХ СТЕКЛОВОЛОКОННЫХ КОМПОЗИТОВ71

3.1 Влияние режимов обработки на относительный коэффициент расслоения, крутящий момент и шероховатости поверхности

3.2 Зависимость относительного коэффициента расслоения от крутящего момента

3.3 Выводы

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ СЛОИСТЫХ СТЕКЛОВОЛОКОННЫХ КОМПОЗИТОВ ПРИ КОНЦЕВОМ ФРЕЗЕРОВАНИИ

4.1 Влияние режимов обработки на относительный коэффициент расслоения при фрезеровании с прижимной пластиной и без нее

4.2 Влияние режимов обработки на относительный коэффициент расслоения при фрезеровании по контуру паза с предварительным центральным проходом и без него

4.3 Выводы

5 ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1 Методика проектирования операций концевого фрезерования

5.2 Пример определения рациональных технологических параметров концевого фрезерования

5.3 Выводы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программа для аппроксимации экспериментальных данных степенной функциональной зависимостью в системе компьютерной алгебры Maple

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Управляющие программы для проведения экспериментальных исследований подготовленные с использованием системы SprutCAM

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акт внедрения результатов научно-технических и технологических работ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологическое обеспечение качества поверхности слоистых стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в промышленности широкое применение нашли слоистые композиционные материалы. Они позволяют не только повысить надежность и долговечность деталей и оборудования, но и существенно снизить металлоемкость, энергоемкость, расходы на техническое обслуживание, производство запчастей и ремонт. Слоистые композиционные материалы применяют в машиностроении, автомобилестроении, приборостроении, строительстве, химической и нефтехимической промышленности и ряде других отраслей. Одним из наиболее распространенных видов таких материалов является стеклотекстолит -нетоксичный трудносгораемый материал, получаемый путем горячего прессования слоев стеклоткани пропитанных термоактивным связующим на основе эпоксидных или эпоксидно-фенольных смол. Его размерная обработка ведется преимущественно концевым фрезерованием. Немеханические методы формообразования, такие как гидравлическая струйная или лазерная резка, а также ультразвуковая обработка, из-за технологических особенностей, имеют ограниченное применение.

Недостаток стеклотекстолита обусловлен его структурной неоднородностью и несогласованностью физико-механических и химических свойств стеклоткани и связующего. Высокая твердость стекловолокон в сочетании с низкой пластичностью и прочностью связующего, а также низкой адгезионной связью стеклоткани со связующим приводит при механической обработке к специфическому виду разрушения - расслоению. Расслоение существенно влияет на качество обработки и последующей сборки, а также на эксплуатационные характеристики готового изделия. Отсутствие объективных критериев оценки величины расслоения, а также зависимостей расслоения от режимов обработки требует при проектировании технологий проведения поисковых экспериментов и не дает возможности

автоматизировать процесс обработки. Зачастую чтобы избежать расслоения назначаются «мягкие» режимы резания, что снижает производительность обработки, и в конечном итоге сказывается на себестоимости продукции.

Поэтому исследование влияния технологических параметров на качество поверхности слоистых стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании является актуальной задачей. Ее решение даст возможность рационального назначения технологических параметров при проектировании фрезерных операций.

Цель исследования. Обеспечение качества поверхности слоистых стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании путем рационального назначения технологических параметров при проектировании фрезерных операций.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:

1. Методом компьютерного моделирования и анализом микрофотографий изучить формирование поверхностного слоя деталей из слоистых стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании.

2. Получить зависимости крутящего момента и шероховатости поверхности от режимов при концевом фрезеровании слоистых стекловолоконных композитов.

3. Получить зависимости относительного коэффициента расслоения от режимов при концевом фрезеровании слоистых стекловолоконных композитов с прижимной пластиной и без нее, а также при фрезеровании по контуру паза с предварительным центральным проходом и без него.

4. Предложить методику проектирования операций концевого фрезерования, обеспечивающую получение заданного качества обработки слоистых стекловолоконных композитов.

5. Внедрить результаты исследований.

Научная новизна определяется следующими положениями:

1. На основании компьютерного моделирования и анализа микрофотографий исследован механизм формирования качества поверхностного слоя слоистых стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании. Определено, что при резании параллельно слоям стекловолокна возникающие напряжения вызывают хрупкое разрушение обрабатываемого материала в плоскости сдвига; при резании перпендикулярно слоям стекловолокна возникающих напряжений достаточно для межслойного разрушения; наибольшее расслоение наблюдается на радиусной части кромки паза (п. 3 паспорта специальности 2.5.6).

2. Получены эмпирические зависимости крутящего момента и шероховатости поверхности от режимов обработки при концевом фрезеровании слоистых стекловолоконных композитов (п. 4 паспорта специальности 2.5.6).

3. Получены эмпирические зависимости относительного коэффициента расслоения от режимов обработки при концевом фрезеровании слоистых стекловолоконных композитов с прижимной пластиной и без нее, а также при фрезеровании по контуру паза с предварительным центральным проходом и без него (п. 4 паспорта специальности 2.5.6).

Теоретическая значимость работы. Установлена функциональная зависимость относительного коэффициента расслоения от крутящего момента при концевом фрезеровании слоистых стекловолоконных композитов.

Практическая значимость работы. Разработана методика проектирования операций концевого фрезерования по критерию ограничения величины расслоения и при условии обеспечения заданной шероховатости обработанной поверхности слоистых стекловолоконных композитов.

Объектом исследования является операция концевого фрезерования слоистых стекловолоконных композитов.

Предметом исследования является процесс формирования поверхностного слоя деталей из слоистого стекловолоконного композита (стеклотекстолита) при концевом фрезеровании.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты компьютерного моделирования и анализа микрофотографий давшие представление о механизме формирования качества поверхностного слоя слоистых стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании.

2. Эмпирические зависимости крутящего момента и шероховатости поверхности слоистых стекловолоконных композитов от режимов обработки при концевом фрезеровании.

3. Эмпирические зависимости относительного коэффициента расслоения слоистых стекловолоконных композитов от режимов обработки при концевом фрезеровании с прижимной пластиной и без нее, а также при фрезеровании по контуру паза с предварительным центральным проходом и без него.

4. Методика проектирования операций концевого фрезерования слоистых стекловолоконных композитов, обеспечивающая получение заданного качества обработки.

Достоверность и надежность полученных результатов, а также аргументированность сформулированных заключений и выводов диссертации обусловлена большим количеством экспериментального материала и использованием современного технологического и научно -исследовательского оборудования. Работа выполнена на высоком исследовательском уровне с использованием традиционных методов обработки результатов экспериментов.

Личный вклад соискателя

Соискатель принимал непосредственное участие в обсуждении, постановке задач и анализе результатов. Все результаты, включенные в

диссертацию, получены автором лично, или при его непосредственном участии. Анализ полученных результатов и подготовка публикаций выполнена при участии соавторов.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работы, в том числе 4 статьи в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, тезисы доклада.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, включающих обзор литературы, общих выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 133 страницах, содержит 54 рисунка и 10 таблиц. Список цитируемых источников включает 105 наименований.

В первой главе анализируются научные литературные источники отечественных и зарубежных авторов, направленные на исследования в области механической обработки слоистых стекловолоконных композитов. Рассмотрены вопросы, связанные с влиянием режимов резания, конструктивно-геометрических параметров режущего инструмента и свойств обрабатываемого материала на силы резания, износ инструмента и шероховатость обработанной поверхности. Показано, что механическая обработка слоистых композитов часто сопровождается расслоением, которое оказывает непосредственное влияние на качество поверхности. Определены наиболее важные направления исследований, включающие в себя оценку микроструктуры поверхности и влияния технологических параметров на качество поверхностности слоистых стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании.

Вторая глава посвящена изучению формирования поверхностного слоя деталей из слоистых стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании. Для этого моделировалось напряженное состояние в процессе

обработки резанием и рассматривалась микроструктура поверхности экспериментально обработанных образцов.

Третья глава посвящена установлению эмпирических зависимостей крутящего момента, шероховатости поверхности и относительного коэффициента расслоения от режимов фрезерования, а также получению функциональной зависимости относительного коэффициента расслоения от крутящего момента.

Четвертая глава посвящена выявлению технологических возможностей для обеспечения качества поверхности слоистых стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании. Были получены эмпирические зависимости относительного коэффициента расслоения от режимов обработки при концевом фрезеровании слоистых стекловолоконных композитов с прижимной пластиной и без нее, а также при фрезеровании по контуру паза с предварительным центральным проходом и без него.

В пятой главе даны практические рекомендации по использованию результатов исследования. На основании результатов проведенных исследований разработана методика проектирования операций концевого фрезерования по критерию ограничения величины расслоения и при условии обеспечения заданной шероховатости обработанной поверхности слоистых стекловолоконных композитов.

Благодарность

Автор выражает глубокую благодарность проф., д.т.н. Леонову С.Л. за ценные советы и рекомендации.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ СЛОИСТЫХ СТЕКЛОВОЛОКОННЫХ КОМПОЗИТОВ

Композит представляет собой многокомпонентный материал, состоящий из пластичной основы (матрицы) и армирующих наполнителей, свойства которого качественно и количественно отличаются от свойств его составляющих. Матрица обеспечивает требуемую ориентацию армирующих элементов, которые в свою очередь обладают определенным комплексом механических свойств.

Согласно ГОСТ 33742-2016 классификация полимерных композитов осуществляется по следующим признакам [17]:

1) по количеству исходных компонентов для изготовления полимерных композитов;

2) по природе материала матрицы;

3) по природе материала армирующих наполнителей;

4) по типу армирующего наполнителя;

5) по форме армирующих наполнителей;

6) по структуре полимерного композита

7) по способу изготовления полимерного композита.

Соотношение свойств армирующих элементов и матрицы, а также

прочность связи между ними определяет механические свойства композита. Согласно ГОСТ 32588-2013 полимерные композиты обладают следующими показателями свойств [16]:

1) физико-механическими;

2) физико-химическими;

3) стойкости к внешним воздействиям;

4) надежности;

5) дизайна.

По своим прочностным и тепловым свойствам многие композиты превосходят любой из своих компонентов. Важным преимуществом является их высокая удельная прочность. Недостатком композитов является то, что физико-механические и химические свойства компонентов зачастую оказываются совершенно несогласованными [89, 90, 91, 99, 105]. Это приводит к специфическим видам разрушения - расслоению, местным разрывам, нарушению адгезии и т.д. [3, 53, 73].

1.1 Область применения и перспективы использования композиционных материалов

Применение композитов в настоящее время зачастую определяет конкурентоспособность продукции во многих отраслях. Прежде всего, это конструкционные, фрикционные и антифрикционные материалы узлов и механизмов машин, а также широкая гамма теплоизоляционных, электроизоляционных и других компонентов различного назначения. Они нашли широкое применение:

- в машиностроении - для корпусов и деталей машин (шестерней, втулок, роликов, колец);

- в автомобилестроении - для деталей двигателей и кузовов автомобилей;

- в приборостроении - для корпусов приборов, в качестве электроизоляционных и конструкционных материалов при изготовлении клиньев для пазовой изоляции статорных обмоток машин переменного тока, роторных обмоток генераторов и асинхронных двигателей, якорных обмоток машин постоянного тока, панелей, шайб, планок с контактами, прокладок, изоляторов и колец в электрощитовом оборудовании, высоковольтных выключателей;

- в строительстве - для пролётов мостов, опор мостовых ферм, панелей для высотных сборных сооружений;

- в химической и нефтехимической промышленности - для автоклавов, цистерн, аппаратов сернокислотного производства, резервуаров для хранения и перевозки нефтепродуктов, коррозионно-стойких трубопроводов и деталей насосов;

- в металлургической промышленности - в качестве огнеупорных материалов для футеровки печей, кожухов, арматуры печей, наконечников термопар.

Примеры применение деталей из композиционных материалов в различных отраслях промышленности представлены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Применение деталей из композиционных материалов в различных отраслях промышленности Стеклотекстолиты являются одной из наиболее многочисленных и перспективных групп стеклопластиков конструкционного (ГОСТ 10292-74) и электротехнического (ГОСТ 12652-74) назначения [13, 14, 15]. В

отечественной промышленности 35% от всех изготавливаемых материалов электротехнического назначения являются слоистые пластики, при этом примерно 30% из них - стеклотекстолиты. Эти материалы отличаются высокой прочностью, упругостью, теплостойкостью и диэлектрическими свойствами. Они сохраняют свои механические свойства при температуре до 350°С, хорошо работают при низких температурах [38, 49, 71].

Листовой стеклотекстолит марки 3240 (Китай) на основе эпоксидно-фенольной смолы является современным аналогом стеклотекстолита марок СТЭФ, СТЭФ-1, СТЭФ-У и соответствует требованиям ГОСТ 12652-74 «Стеклотекстолит электротехнический листовой. Технические условия» [15], ТУ 16-89 И79.0066.002 «Стеклотекстолит электротехнический листовой марки СТЭФ-У». Он обладает хорошими электроизоляционными свойствами и широко применяется при изготовлении конструктивных элементов электротехнических изделий (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Примеры деталей полученных из листового стеклотекстолита

В таблице 1.1 приведены некоторые основные свойства стеклотекстолита марки 3240 (Китай).

Таблица 1.1 - Свойства стеклотекстолита марки 3240 (Китай)

Свойство Значение Единица измерения

Плотность 1700 - 1900 кг/м3

Термостойкость 200 ос

Разрушающее напряжение при изгибе перпендикулярно слоям, в условиях Т = 15-35°С, влажность 45-75 %, не менее 340 МПа

Ударная вязкость по Шарпи параллельно слоям на образцах с разрезом, не менее 33 кДж/м2

Для производства стеклотекстолитов используют стеклоткани. Основными характеристиками тканей являются толщина пряжи, вид переплетения и плотность [8, 27].

Толщина пряжи характеризуется массой, приходящейся на единицу длины.

Переплетением называют определенный порядок чередования продольных нитей (основы) с поперечными нитями (утком) (рисунок 1.3). Основные виды переплетений - полотняное, саржевое и сатиновое.

Рисунок 1.3 - Основные виды переплетения тканей: а) полотняное; б) сатиновое; в, г) саржевое

Наибольшее распространение получили материалы на основе стеклоткани полотняного переплетения. В них основные и уточные нити перекрывают одна другую поочередно (рисунок 3 а). Такие ткани отличаются простотой выработки и высокой прочностью.

В сатиновом переплетении сдвиг перекрытий при каждой перекидке утка происходит не менее, чем на две нити; в результате участки перекрещивания основных и уточных нитей расположены реже (рисунок 36).

Саржевое переплетение дает на поверхности тканей характерные узкие полосы - диагонали под углом 45° к кромке ткани (рисунок 3в и 3г). При одинаковой плотности ткани саржевого переплетения имеют меньшую прочность, чем ткани полотняного переплетения.

Плотность стеклоткани в значительной степени определяет эффективность ее использования. Пористая стеклоткань имеет низкую плотность, зависящую от объема содержащихся в ней пор, что, с одной стороны, значительно облегчает композит, уменьшает его теплопроводность, а с другой - требует повышенного содержания связующего.

В качестве связующего широко применяются различные смолы: полиэфирные, эпоксидные, фенольно-формальдегидные, и их модификации. Классификация по типу связующего достаточно условна, поскольку в некоторых материалах связующее представляет собой композицию смол, относящихся к различным группам.

Для производства широко применяемого в промышленности электротехнического листового стеклотекстолита СТЭФ-1 (ГОСТ 12652-74) используется связующее, состоящее из эпоксидной смолы марки ЭД-16 и фенолформальдегидной смолы в соотношении 70:30. В качестве стеклонаполнителя используется стеклоткань полотняного переплетения марки ЭЗ-100, из бесщелочного алюмоборосиликатного стекла.

Технология изготовления листовых стеклотекстолитов состоит из двух основных операций, включающих в себя пропитку наполнителя связующим и

его прессование на многоэтажных гидравлических прессах. Вспомогательными операциями технологии являются: подготовка наполнителя, сушка пропитанного наполнителя, нарезка просушенного наполнителя по размеру плит пресса, сборка пакетов из нарезанных листов наполнителей, обрезка краев стеклотекстолита, термообработка готового материала.

В конструкции деталей из стеклотекстолита, как правило, содержится большое количество разнообразных элементов, получение которых не обходится без дополнительной обработки.

В настоящее время основным методом обработки листовых стеклотекстолитов являются обработка резанием, преимущественно -концевым фрезерованием. Растущая потребность в деталях из листовых стеклотекстолитов, вызванная расширением номенклатуры и областей их применения, обуславливает повышенный интерес к теоретическим и практическим работам, посвященным обработке данных материалов.

1.2 Факторы, влияющие на механическую обработку слоистых стекловолоконных композитов

Исследования в области механической обработки полимерных композиционных материалов ведутся уже более полувека. За это время издано много значимых работ, посвященных изучению влияния режимов резания, конструктивно-геометрических параметров режущего инструмента и свойств обрабатываемого материала на силы резания, износ инструмента и шероховатость обработанной поверхности. В их числе работы Исаева А.И. [29, 30, 31], Егорова С.В. [24, 25], Штучного Б.П. [74, 75, 76], Руднева А.В. и Королева А.А. [63, 64], Буловского П.И. [9], Дрожжина В.И. [19, 20, 21, 22, 66], Кобаяши А.А. [40], Криштопа Н.А. [41], Степанова А.А. [68], Иноземцева К.А. [28], Ярославцева В.М. [86], Янюшкина А.С. и Лобанова Д.В. [43, 44, 45, 46,

47, 48, 65, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85], Маркова А.М. [32, 33, 34, 35, 36, 37, 39, 50, 51, 54, 55, 70, 78] и др. [2, 7, 10, 18, 23, 26, 56, 57, 59, 62, 67, 98].

Несмотря на то, что слоистые (плоскотекстурированные) материалы обладают важным свойством изотропности в плоскости, содержащей включения, им посвящено немного теоретических работ. В изученных работах отсутствуют сведения об установлении взаимосвязи расслоения и режимов обработки, а также крутящего момента и расслоения при фрезеровании слоистых стекловолоконных композитов. При этом область применения таких материалов непрерывно растет. Все это дает предпосылки для продолжения исследований в данной области.

Механическая обработка слоистых стекловолоконных композитов, в отличие от обработки металлов, обладает некоторыми особенностями [60, 61, 69, 102]. Данные особенности объясняются особыми процессами, протекающими в зоне резания, и, обусловленными свойствами и структурой обрабатываемого материала:

1. Анизотропия свойств слоистых стекловолоконных композитов обуславливает различие процесса резания при обработке вдоль и поперек армирующих слоев. Существенным образом это сказывается качестве обработанной поверхности. Поэтому при проектировании операций концевого фрезерования слоистых стекловолоконных композитов следует учитывать положение фрезы относительно слоев стекловолокна.

2. Структурная неоднородность и несогласованность физико-механических и химических свойств стеклоткани и связующего. Высокая твердость стекловолокон в сочетании с низкой пластичностью и прочностью связующего, а также низкой адгезионной связью стеклоткани со связующим приводит при механической обработке к специфическому виду разрушения -расслоению [92, 93, 97]. На рисунке 1.4 представлен образец с характерными дефектами механической обработки стеклотекстолита.

полное

отслоение

частичное расслоение

недопустимая шероховатость

Рисунок 1.4 - Дефекты механической обработки стеклотекстолита Расслоение существенно влияет на качество обработки и последующей сборки, а также на эксплуатационные характеристики готового изделия.

3. Низкая теплопроводность слоистых стекловолоконных композитов (в несколько сот раз меньше, чем у металлов) оказывает большое влияние на соотношение составляющих теплового баланса процесса резания. По данным В.И. Дрожжина [22] при обработке полимерных композитов тепловые потоки, образующиеся во время резания (деформации Qдеф, трения по передней Qтр.п и задней Qтр.з поверхности), распределяются следующим образом (рисунок 1.5): Цзаг - тепловой поток, уходящий в заготовку - 5%; Цстр - тепловой поток, уходящий в стружку - 5; дин - тепловой поток, уходящий в инструмент - 90%.

Тепловой поток, уходящий в окружающую среду докр.ср пренебрежимо мал. Это связано с тем, что в большинстве случаев при обработке полимерных композитов не допускается применение СОЖ, т.к. данные материалы обладают свойством влагопоглощения.

Рисунок 1.5 - Распределение тепловых потоков при резании [5]

Такое распределение, при недостаточном тепловом потоке через инструмент, приводит к высоким температурам в зоне резания.

4. Низкая теплостойкость слоистых стекловолоконных композитов, которая для стеклопластиков составляет порядка 300 °С. Выше этой температуры происходит размягчение и интенсивная термодеструкция связующего. В результате на обрабатываемой поверхности появляются характерные дефекты в виде прижогов. К тому же вязкотекучий в микрообъемах полимер вызывает адсорбционное понижения прочности материала инструмента (эффект Ребиндера). Это облегчает отрыв от его поверхности отдельных микро- и макро- частиц. Возникает дополнительная составляющая износа - механохимический адсорбционный износ инструмента [4].

5. Абразивное воздействие армирующей стеклоткани на режущий инструмент. Наличие в зоне резания твердых стекловолокон приводит к абразивному износу инструмента. Он происходит в результате трения стекловолокон о переднюю и заднюю поверхности инструмента [101]. При обработке твердосплавными инструментами абразивный износ менее выражен, в сравнении со стальными, из-за более высокой твердости и износостойкости твердых сплавов.

6. Высокие упругие свойства слоистых стекловолоконных композитов ведут к появлению больших контактных площадок на задних поверхностях и повышенных значений сил резания (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Схема стружкообразования

Поэтому износ инструмента происходит преимущественно по задней поверхности путем скругления режущей кромки. Силы резания при обработке полимерных композитов в 10 - 20 раз ниже, чем при обработке металлов, поэтому на точность преимущественно влияют упругие деформации самих деталей под действием сил резания и закрепления [95].

7. Хрупкий характер разрушения слоистых стекловолоконных композитов приводит в процессе механической обработки к выделению мелкодисперсных частиц материала наполнителя и связующего. Мелкодисперсные абразивные частицы, негативно влияют как на здоровье человека оператора, так и на ресурс оборудования. Проникая в движущиеся части, они способствует их интенсивному износу и снижению технологической точности. Для предотвращения этого необходимо принимать эффективные меры для пылеудаления, например, совмещение обдува инструмента с вытяжной вентиляцией.

8. Технологический критерий износа инструмента при обработке слоистых стекловолоконных композитов. Износа инструмента определяется отсутствием всевозможных дефектов и определенным уровнем

шероховатости поверхности, которая существенно зависит от степени износа инструмента [96, 100]. Поэтому допустимый износ инструмента при обработке полимерных композитов всегда ниже, чем при обработке металлов и оценивается по качеству получаемой поверхности.

9. Высокое сопротивление вибрациям. При проектировании операций механической обработки следует учитывать высокое сопротивление воздействию вибраций, а также более высокое сопротивление сжатию, чем растяжению.

Для достижения требуемого качества поверхности при максимальной производительности требуется всестороннее исследование процесса резания слоистых стекловолоконных композитов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Су Цзянь, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - М.: Наука, 1976. -280 с.

2. Алексеева Э.М. Обработка тонких деталей из стекловолокнита / Э.М. Алексеева, В.А. Дмитриев, А.А. Токарев // Станки и инструменты. - 1971. -№7. - С.39-40.

3. Андреевская Г.Д. Высокопрочные ориентированные стеклопластики / Г.Д. Андреевская. - М.: Наука, 1966. - 370 с.

4. Афанасенко К.А. Влияние термической деструкции и интенсивности коксообразования на расслоение стеклопластиков в условиях повышенных температур / К.А. Афанасенко, А.П. Михайлюк // Проблемы пожарной безопасности. - 2014. - Вып. 36. - С.24-30.

5. Баранчиков В.И. Обработка специальных материалов в машиностроении: Справочник. Библиотека технолога / В.И. Баранчиков, А.С. Тарапанов, Г.А. Харламов. - М.: Машиностроение, 2002. - 264 с.

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

7. Богданов В.М. Износ резцов при точении пластмасс // Станки и инструменты. - 1970. - №3. - С.27-29.

8. Бондалетова Л.И. Полимерные композиционные материалы (часть 1): учебное пособие. / Л.И. Бондалетова, В.Г. Бондалетов. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 118 с.

9. Буловский П.И. Механическая обработка стеклопластиков / П.И. Буловский, H.A. Петрова - Л.: Машиностроение, 1969. - 152 с.

10. Вадачкория В.И. Исследование обрабатываемости пластмасс резанием / В.И. Вадачкория. - Тбилиси: ГрПИ им. Ленина, 1969. - 87 с.

11. Васильев В.В. Композиционные материалы: Справочник / В.В. Васильев. - М.: Машиностроение, 1990. - 512 с.

12. Горбунов И.В. Особенности моделирования процессов механической обработки в САЕ-системах // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2013. - Т.15, №4(4). - С.846-853.

13. Гориянова А.В. Стеклопластики в машиностроении / А.В. Гориянова. - М.: Машгиз, 1961. - 215 с.

14. ГОСТ 10292-74. Стеклотекстолит конструкционный. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1974. - 17 с.

15. ГОСТ 12652-74. Стеклотекстолит электротехнический листовой. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1974. - 15 с.

16. ГОСТ 32588-2013. Композиты полимерные. Номенклатура показателей. - М.: Стендартинформ, 2016. - 11 с.

17. ГОСТ 33742-2016. Композиты полимерные. Классификация. - М.: Стендартинформ, 2016. - 6 с.

18. Доц М.В. Обеспечение параметров качества поверхностей деталей из стеклопластика на основе нейросетевых моделей формирования шероховатости: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08 / Доц Марина Васильевна. -Барнаул: АлтГТУ, 2007. - 149 с.

19. Дрожжин В.И. Износостойкость инструментальных материалов при сверлении слоистых пластмасс / В.И. Дрожжин, Л.С. Кравченко // Резание и инструмент, Харьков. - 1974. - Вып. 11. - С.41-45.

20. Дрожжин В.И. О контакте поверхности инструмента с пластмассой при резании // Резание и инструмент, Харьков. - 1970. - Вып. 2. - С.59-66.

21. Дрожжин В.И. Силы резания при сверлении слоистых пластмасс / В.И. Дрожжин, Л.С. Кравченко // Резание и инструмент, Харьков. - 1972. -Вып. 5. - С.38-43.

22. Дрожжин В.И. Физические особенности и закономерности процесса резания слоистых пластмасс: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.03.01 / Дрожжин Владимир Иванович. - Киев, 1983. - 39 с.

23. Дуев A.M. Механическая обработка изделий из пластмасс // Пластические массы. - 1962. - №5. - С.67-70.

24. Егоров С.В. Обработка резанием конструкционных пластмасс / С.В. Егоров. - М.: Оборонгиз, 1955. - 115 с.

25. Егоров С.В. Режимы резания и геометрия инструмента для обработки пластмасс / С.В. Егоров. - М.: ВИНИТИ, 1957. - 41 с.

26. Ерохин А.А. Обработка резанием стеклопластиков / А.А. Ерохин // Высокопроизводительное резание в машиностроении - М.: Наука, 1966. -С.48-54.

27. Журавлева Т.А. Технологическое обеспечение качества гидроабразивного резания стеклотекстолитов за счет управления параметрами прошивки: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08 / Журавлева Татьяна Александровна. - Орел, 2015. - 171 с.

28. Иноземцев К.А. Повышение производительности обработки отверстий малого диаметра в термореактивных пластмассах при сверлении с низкочастотными осевыми колебаниями: дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01 / Иноземцев Кирилл Александрович. - Курск, 2001. - 216 с.

29. Исаев А.И. Обработка пластических масс резанием / А.И. Исаев // Пластические массы в машиностроении - М.: Академгиз, 1955. - С.178-190.

30. Исаев А.И. Обработка резанием конструкционных пластмасс / А.И. Исаев. - Москва-Свердловск: Машгиз, 1944. - 40 с.

31. Исаев А.И. Обработка резанием конструкционных пластмасс / А.И. Исаев // Энциклопедический справочник: Машиностроение - М.: Машгиз, 1947. - С.700-708.

32. Исследование влияния показателей качества обработанной поверхности на прочностные характеристики деталей из композиционного

материала / А.М. Марков, В.Н. Некрасов, М.В. Андреев, С.В. Гайст, Ц. Су, С.А. Мансур // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2020. - №6 (142). - С.5-12. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44446647 (дата обращения: 15.05.2021).

33. Исследование влияния технологических параметров на прочность резьбового соединения в деталях из углепластика / А.М. Марков, В.Н. Некрасов, А.М. Салман, С.В. Гайст, Ц. Су // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2020. - Т.22, №2. - С.6-15. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=42907140 (дата обращения: 15.05.2021).

34. Исследование механизма резания армированных стекловолокнистых композиционных материалов при фрезеровании и анализ их микрофотографий / А.М. Марков, В.Н. Некрасов, Цзянь Су, А.М. Салман, С.В. Гайст // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2020. - №28. - С.11-16. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44032970 (дата обращения: 15.05.2021).

35. Исследование процесса фрезерования стеклопластиков / Е.Ю. Лапенков, С.А. Катаева, С.В. Гайст, П.О. Черданцев, А.М. Марков // Вестник алтайской науки. - 2015. - №3/4 (25/26). - С.39-44. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25413945 (дата обращения: 15.05.2021).

36. Исследование силы резания при высокоскоростном фрезеровании композиционных материалов / А.М. Марков, П.О. Черданцев, С.В. Гайст, А.О. Черданцев, Е.Ю. Лапенков, И.С. Потапов // Актуальные проблемы в машиностроении. - 2017. - Т.4, №4. - С.45-51. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=28960835 (дата обращения: 15.05.2021).

37. Исследование температуры при фрезеровании стеклопластика / С.В. Гайст, А.М. Марков, П.О. Черданцев, С.А. Катаева, Е.Ю. Лапенков // Актуальные проблемы в машиностроении. - 2016. - №3. - С.123-128. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25992821 (дата обращения: 15.05.2021).

38. Киселев Б.А. Стеклопластики / Б.А. Киселев. - М.: Госхимиздат, 1961. - 240с.

39. Конструкции фрез для обработки стеклопластиков / С.А. Катаева, А.М. Марков, П.О. Черданцев, С.В. Гайст, Е.Ю. Лапенков // Актуальные проблемы в машиностроении. - 2016. - №3. - С.307-312. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25992855 (дата обращения: 15.05.2021).

40. Кобаяши А.А. Обработка пластмасс резанием / А.А. Кобаяши. - М.: Машиностроение, 1974. - 192с.

41. Криштопа Н.А. Обработка отверстий в композиционных и неметаллических материалах / Н.А. Криштопа, С.П. Радзевич, А.И. Бобко - К.: Техника, 1980. - 126 с.

42. Кхалифа М. Моделирование процесса резания конструкционной стали с использованием конечноэлементного пакета ANSYS Workbench. / М. Кхалифа, Т.А. Дуюн // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2019. - №№11. - С.121-127. - DOI: 10.34031/2071-7318-2019-4-11-121-127.

43. Лобанов Д.В. Перспективы использования композиционных материалов в нефтегазовой промышленности / Д.В. Лобанов, А.С. Янюшкин, Д.А. Рычков // Проблемы инновационного развития нефтегазовой индустрии.

- 2012. - Т.1. - С.351-356.

44. Лобанов Д.В. Повышение эффективности процесса подготовки производства изделий из композитов / Д.В. Лобанов, Д.А. Рычков, С.А. Сидоренко // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты).

- 2017. - №1. - С.20-29. - DOI: 10.17212/1994-6309-2017-1-20-29.

45. Лобанов Д.В. Подготовка режущего инструмента для обработки композиционных материалов: монография / Д.В. Лобанов, А.С. Янюшкин. -Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2011. - 192 с.

46. Лобанов Д.В. Разработка и реализация технологических методов создания, изготовления и выбора фрезерного инструмента для эффективной

обработки композиционных неметаллических материалов: дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.07 / Лобанов Дмитрий Владимирович. - Братск, 2013. - 411 с.

47. Лобанов Д.В. Технологическая подготовка инструментального обеспечения при обработке композиционных материалов сборным фрезерным инструментом / Д.В. Лобанов, А.С. Янюшкин, Д.А. Рычков // Надежность инструмента и оптимизация технологических систем. Сборник научных трудов, Краматорск. - 2010. - Вып. №27. - С. 112-118.

48. Лобанов Д.В. Технология инструментального обеспечения производства изделий из композиционных неметаллических материалов / Д.В. Лобанов, А.С. Янюшкин // Тонкие наукоемкие технологии - Старый Оскол,

2012. - 296 с.

49. Любин Д.Ж. Справочник по композиционным материалам: в 2 т. / под ред. Д.Ж. Любина. - М.: Машиностроение, 1988. - 584 с.

50. Марков А.М. Обеспечение качества изготовления деталей из композита / А.М. Марков, Н. Счиггел // Инновации в машиностроении. - 2017. - С.219-225. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29989022 (дата обращения: 15.05.2021).

51. Марков А.М. Технологические особенности механической обработки деталей из композиционных материалов // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2014. - №7 (37). - С.3-8.

52. Маркова М.И. Стойкость спирального сверла при обработке стеклопластика / М.И. Маркова, В.А. Попазов, Ц. Су // Инновации в машиностроении. - 2018. - С.117-121. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=36718935 (дата обращения: 15.05.2021).

53. Михайлин Ю.А. Волокнистые полимерные композиционные материалы в технике / Ю.А. Михайлин. - СПб.: Научные основы и технологии,

2013. - 720 с.

54. Мозговой Н.И. Стеклопластик и особенности его механической обработки. Все о стеклопластиках: монография / Н.И. Мозговой, А.М. Марков,

М.В. Доц. - Саарбрюкен: LAP Lambert Academic Publ., 2012. - 98 с. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25709208 (дата обращения: 15.05.2021).

55. Мозговой Н.И. Исследование процесса формирования показателей качества отверстий в деталях из стеклопластика / Н.И. Мозговой, А.М. Марков // Ползуновский вестник. - 2009. - №1-2. - С.284-287. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=13028359 (дата обращения: 15.05.2021).

56. Мордвин А.Н. Механическая обработка стеклопластиков, полученных методом намотки / А.Н. Мордвин, Е.М. Ершов, В.И. Давиденко.

- Л.:ЛДНТН, 1966. - 39с.

57. Мордвин М.А. Рекомендации по механической обработке композиционных материалов / М.А. Мордвин, С.В. Якимов, С.М. Баклушин // Вестник Ижевского государственного технического университета. - 2010. -№2. - С.26-29.

58. Николаева Е.П. Применение инновационных средств для контроля качества инструмента из быстрорежущих сталей / Е.П. Николаева, Д.С. Никулин // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. -2016. - №2 (50). - С.73-80.

59. Окунь А.Г. Изнашиваемость режущего инструмента при механической обработке пластмасс / А.Г. Окунь // Применение радиоактивных индикаторов для исследования и контроля износа инструмента. -М.:НИИМАШ, 1969. - С.72-88.

60. Петров М.Г. Оценка структурного состояния композиционных материалов в процессе разрушения // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2014. - №4. - С.61-67.

61. Раскутин А.Е. Технологические особенности механообработки композиционных материалов при изготовлении деталей конструкций (обзор) / А.Е. Раскутин, А.В. Хрульков, Р.И. Гирш // Труды ВИАМ. - 2016. - №9 (45).

- С.106-118.

62. Режимы резания и геометрия инструмента для обработки пластмасс, применяемых в станкостроении. / Под ред. П.П. Грудова. - М.: ЦБТИ, 1956. -48 с.

63. Руднев А.В. Влияние структуры и физико-механических свойств стеклопластиков на их относительную обрабатываемость при точении / А.В. Руднев, А.А. Королев / Механическая обработка стеклопластиков под ред. К.П. Имшеника. - М.: ВНИИ, 1965. - С. 65.

64. Руднев А.В. Обработка резанием стеклопластиков / А.В. Руднев,

A.А. Королев. - М.: Машиностроение, 1969. - 116 с.

65. Рычков Д.А. Способ повышения эффективности производства изделий из полимерных композитов / Д.А. Рычков, А.С. Янюшкин // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2016. - №3. - С.23-30. - DOI: 10.17212/1994-6309-2016-3-23-30.

66. Семко М.Ф. Обработка резанием электроизоляционных материалов / М.Ф. Семко, Г.К. Сустан, В.И. Дрожжин. - М.:Энергия, 1977. - 174 с.

67. Совершенствование технологии формообразования высокопрочных стекловолокнистых композиционных материалов на полимерной основе / Д.А. Рычков, А.С. Янюшкин, Д.В. Лобанов, В.В. Базаркина // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2012. - №3. - С.150-153.

68. Степанов А.А. Обработка резанием высокопрочных композиционных полимерных материалов / А.А. Степанов. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. - 176 с.

69. Терентьев И.С. Обработка пластмасс, применяемых в машиностроении / И.С. Терентьев. - М.-Л.:Машиностроение, 1965. - 220 с.

70. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя стекловолоконных композитов при концевом фрезеровании / А.М. Марков,

B.Н. Некрасов, Ц. Су, А.М. Салман, С.В. Гайст, М.В. Андреев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2020. - Т.22, №4. -

С.31-40. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44320543 (дата обращения: 15.05.2021).

71. Тюкаев В.Н. Стекловолокниты / В.Н. Тюкаев // Пластики конструкционного назначения. - М.: Химия, 1974. - С.120-204.

72. Шаблей А.А. Расчетная оценка кинетики разупрочнения слоистых композитов на основе стохастического микро-мезо-моделирования / А.А. Шаблей, С.Б. Сапожников, Л.В. Шипулин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2017. - Т.17, №4. - С.59-69. - DOI: 10.14529/engin170406.

73. Шалун Г.Б. Слоистые пластики / Г.Б. Шалун, Е.М. Сурженко. - Л.: Химия, 1978. - 232 с.

74. Штучный Б.П. Механическая обработка пластмасс: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. / Б.П. Штучный. - М.: Машиностроение, 1987. - 152 с.

75. Штучный Б.П. Обработка резанием пластмасс / Б.П. Штучный. - М.: Машиностроение, 1974. - 144 с.

76. Штучный Б.П. Точение стеклопластиков / Б.П. Штучный // Пути повышения производительности режущего инструмента. - М.: МДНТП, 1963.

- С. 103-109.

77. Щуров И.А. Моделирование процесса резания заготовок из композитных материалов с применением метода конечных элементов / И.А. Щуров, И.С. Болдырев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2012.

- № 12. - С.143-147.

78. Экспериментальные исследования фрезерования композиционных материалов / А.М. Марков, П.О. Черданцев, С.В. Гайст, С.А. Катаева // Инновации в машиностроении. - 2015. - С.99-104. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=24165067 (дата обращения: 15.05.2021).

79. Янюшкин А.С. Автоматизация технологии подготовки сборного инструмента для обработки композиционных материалов / А.С. Янюшкин,

Д.В. Лобанов, Д.А. Рычков // Технологические методы повышения качества продукции в машиностроении. - Воронеж: ВГТУ, 2010. - С. 173-177.

80. Янюшкин А.С. Моделирование режущего инструмента для обработки композиционных материалов / А.С. Янюшкин, Д.В. Лобанов, Д.А. Рычков // Вестник Иркутского регионального отделения академии наук высшей школы России. - 2009. - №2 (15). - С. 159-162.

81. Янюшкин А.С. Определение рациональных режимов обработки и геометрии инструмента при фрезеровании композиционных материалов / А.С. Янюшкин, Д.В. Лобанов, А.М. Кузнецов, С.Х. Мажитов // Механики XXI веку.

- Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2008. - С.203-205.

82. Янюшкин А.С. Производительность непрерывной обработки резанием стеклонаполненных полимеров / А.С. Янюшкин, Д.А. Рычков, Д.В. Лобанов // Системы. Методы. Технологии. - 2015. - № 2 (26). - С.32-43.

83. Янюшкин А.С. Пути решения проблем формообразования режущего инструмента для обработки неметаллических композитов / А.С. Янюшкин, Д.В. Лобанов, Н.В. Мулюхин // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2018. - Т.20, №3. - С.36-46. - DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.3-36-46.

84. Янюшкин А.С. Сравнительный анализ конструкций фрезерного инструмента для обработки композиционных материалов / А.С. Янюшкин, Д.В. Лобанов, Д.А. Рычков // Системы. Методы. Технологии. - 2009. - №3. -С.83-85.

85. Янюшкин А.С. Экономическая эффективность обработки резанием полимерных композиционных материалов. / А.С. Янюшкин, Д.А. Рычков, Д.В. Лобанов // Вестник Брянского государственного технического университета.

- 2015. - № 4(48). - С.173-179. - DOI: 10.12737/17157.

86. Ярославцев В.М. Обработка резанием полимерных композиционных материалов: учеб. пособие / В.М. Ярославцев. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. - 180 с.

87. Arola D. Orthogonal cutting of fiber-reinforced composites: a finite element analysis / D. Arola, M. Ramulu // International Journal of Mechanical Sciences. - 1997. - Vol.39, iss. 5. - P.597-613. - DOI: 10.1016/S0020-7403(96)00061-6.

88. Azmi A.I. Experimental study of machinability of GFRP composites by end milling / A.I. Azmi, R.J.T. Lin, D. Bhattacharyya // Materials and Manufacturing Processes. - 2012. - Vol.27. - P.1045-1050. - DOI: 10.1080/10426914.2012.677917.

89. Chung D.D.L. Composite materials: functional materials for modern technologies / D.D.L. Chung. - London: SpringerVerlag, 2004. - 293 p. - ISBN 978-1-4471-3734-0. - DOI: 10.1007/978-1-4471-3732-0.

90. Composite materials. Fatigue and fracture / Erian A. Armanios, editor. -Printed in Ann Arbor, MI, 1997. - 573 p.

91. Deborah D.L. Chang Composite materials: science and applications. Functional materials for modern technologies / Chang D.L. Deborah - Printed in Great Britain, 2004. - 293p.

92. Delamination failure of a woven glass fiber composite / T. Ebeling, A. Hiltner, E. Baer, I.M. Fraser, M.L. Orton // Journal of Composite Materials. - 1997. - Vol.31, iss. 13. - P.1318-1333. - DOI: 10.1177/002199839703101304.

93. Delamination resistance of composite laminated structures reinforced with angled, threaded, and anchored Z-pins / A. Virakthi, S.W. Kwon, S.W. Lee, M.E. Robeson // Journal of Composite Materials. - 2018. - Vol.53, iss. 11. - DOI: 10.1177/0021998318805201.

94. Experimental analysis of the influence of drill point angle and wear on the drilling of woven CFRPs / N. Feito, J. Diaz-Alvarez, A. Diaz-Alvarez, J.L. Cantero, M.H. Miguelez // Materials. - 2014. - Vol.7(6). - P.4258-4271. - DOI: 10.3390/ma7064258.

95. Kalla D. Prediction of cutting forces in helical end milling fiber reinforced polymers / D. Kalla, J. Sheikh-Ahmad, J. Twomey // International Journal of

Machine Tools and Manufacture. - 2010. - Vol.50, iss. 10. - P.882-891. - DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2010.06.005.

96. Kini M.V. Effect of machining parameters on surface roughness and material removal rate in finish turning of ±30° glass fibre reinforced polymer pipes / M.V. Kini, A.M. Chincholkar // Materials and Design. - 2010. - Vol.31, iss. 7. -P.3590-3598. - DOI: 10.1016/j.matdes.2010.01.013.

97. Krishnamoorthy A. Delamination analysis in drilling of cfrp composites using response surface methodology / A. Krishnamoorthy, S.R. Boopathy, K. Palanikumar // Journal of Composite Materials. - 2009. - Vol.43, iss. 24. - P.2885-2902. - DOI: 10.1177/0021998309345309.

98. Liu H.-T. Piercing in delicate materials with abrasive-waterjets / H.-T. Liu, E. Schubert // Int. J. Adv. Manuf. Technol. - 2009. - Vol.42. - P.263-279.

99. Matthews F.L. Composite materials: engineering and science / F.L. Matthews, R.D. Rawlings - Oxford: The Alden Press, 1999. - 480 p. - ISBN 9781-8557-3473-9.

100. Palanikumar K. Assessment of factors influencing surface roughness on the machining of glass fiber-reinforced polymer composites / K. Palanikumar, L. Karunamoorthy, R. Karthikeyan // Materials and Design. - 2006. - Vol.27, iss. 10.

- P.862-871. - DOI: 10.1016/j.matdes.2005.03.011.

101. Palanikumar K. Assessment of some factors influencing tool wear on the machining of glass fibre-reinforced plastics by coated cemented carbide tools / K. Palanikumar, J.P. Davim // Journal of Materials Processing Technology. - 2009. -Vol.209, iss. 1. - P.511-519. - DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2008.02.020.

102. Ramulu M. Frequency analysis and characterization in orthogonal cutting of glass fiber reinforced composites / M. Ramulu, D. Kim, G. Choi // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2003. - Vol.34, iss. 10.

- P.949-962. - DOI: 10.1016/S1359-835X(03)00203-3.

103. Song D.Y. A method of stress analysis for interfacial property evaluation in thermoplastic composites / D.Y. Song, N. Takeda, S. Ogihara // Materials Science

and Engineering: A. - 2000. - Vol.278, iss. 1-2. - P.242-246. - DOI: 10.1016/S0921-5093(99)00578-X.

104. Song S. Modelling and simulation of whirling process based on equivalent cutting volume / S. Song, D. Zuo // Simulation Modelling Practice and Theory. - 2014. - Vol.42. - P.98-106. - DOI: 10.1016/j.simpat.2013.12.011.

105. Voids in fiber-reinforced polymer composites: a review on their formation, characteristics, and effects on mechanical performance / M. Mehdikhani, L. Gorbatikh, I. Verpoest, S.V. Lomov // Journal of Composite Materials. - 2019. -Vol.53, iss. 12. - P.1579-1669. - DOI: 10.1177/0021998318772152.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программа для аппроксимации экспериментальных данных степенной функциональной зависимостью в системе компьютерной алгебры Maple

Подключение дополнительного пакета stats:

> restart:

> with(stats):

Задание вектора значений целевой функции. Например, относительного коэффициента расслоения 8 (%):

> R:=[9.8, 9.2, 7.9, ...]:

Задание векторов исходных данных (условий проведения опытов). Глубина резания t (мм):

> X: = [1, 1, 1, ... ]:

Подача на зуб Sz (мм/зуб):

> Y: = [0.06, 0.06, 0.06, ... ]:

Скорость резания V (м/мин):

> Z:=[12.6, 15.7, 25.1, ...]:

где X, Y, Z - управляемые параметры, R - функция отклика.

Проверка количества элементов в векторах R, X, Y, Z:

> nops(R);

> nops(X);

> nops(Y);

> nops(Z);

Результатом выполнения будут числовые значения. Предварительное обнуление переменных:

> RL:=NULL:

> XL:=NULL:

> YL:=NULL:

> ZL:=NULL:

Вычисление логарифмов данных:

> :ог п 1:о порв(Ъ) ёо

> КЬ:=КЬ,еуаЩ1п(Щп])):

> ХЬ:=ХЬ,еуаЩ1п(Х[п])):

> УЬ:=УЬ,еуаЩ1п(У[п])):

> ЪЬ:=ЪЬ,еуаЩ1п(Ъ[п])):

> оё:

Нахождение функциональной зависимости между логарифмами по методу наименьших квадратов:

> и:=т[1еав1вдиаге[[х1,у1,71,г1]]]([[ХЬ],[УЬ],[ЪЬ],[КЬ]]);

Результатом выполнения будет полиномиальная зависимость. Возврат логарифмов в уравнение:

> ед:=1п(г)=1:сое::(гЬ8(и))+сое::(гЬ8(и),х1)*1п(х)+ +сое::(гЬв(и),у1)*1п(у)+сое::(гЬв(и),71)*1п(7);

Результатом выполнения будет все та же полиномиальная зависимость, но уже с логарифмами.

Аналитическое решение последнего уравнения относительно г:

> Бо1уе(ед,г);

Результатом выполнения будет экспоненциальная зависимость. Упрощение решения:

> в1шрИ:у(%);

Результатом выполнения будет уже искомая степенная зависимость, но показатели степени будут представлены в виде дробей. Копирование вручную полученного уравнения даст следующую запись:

> ¿:=88.58208055*хЛ(906715713./2000000000)* уЛ(308920399./625000000)^(3184942299./10000000000); Результатом выполнения данной записи будет искомое итогового уравнения.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Управляющие программы для проведения экспериментальных исследований подготовленные с использованием системы SprutCAM

% 701

( GENERATED BY SprutCAM ) ( DATE: 26.12.2020 ) ( TIME: 13:36:04 ) ( TOOLS LIST )

( T1 CYLINDRICAL_MILL D10 ) G00G21G40G49G69G80G90G17 ( 2D KONTUR )

( WITHOUT TOOL CHANGE!!! 10MM ENDMILL)

G54

G17

S1000M3

G00G43H1X15.Y-10.Z10.B0.C0. Z2.5

G01G94Z-5.F600M7

Y12.

G00Z10.

M30

%

% 702

( GENERATED BY SprutCAM ) ( DATE: 26.12.2020 ) ( TIME: 13:36:41 ) ( TOOLS LIST )

( T1 CYLINDRICAL_MILL D10 ) G00G21G40G49G69G80G90G17 ( 2D KONTUR )

( WITHOUT TOOL CHANGE!!! 10MM ENDMILL)

G54

G17

S1000M3

G00G43H1X33.Y-10.Z10.B0.C0. Z2.5

G01G94Z-5.F600M7

Y12.

G00Z10.

M30

%

% 703

( GENERATED BY SprutCAM ) ( DATE: 26.12.2020 ) ( TIME: 13:36:57 ) ( TOOLS LIST )

( T1 CYLINDRICAL_MILL D10 ) G00G21G40G49G69G80G90G17 ( 2D KONTUR )

( WITHOUT TOOL CHANGE!!! 10MM ENDMILL)

G54

G17

S400M3

G00G43H1X51.Y-11.Z10.B0.C0. Z2.5

G01G94Z-5.F240M7

Y12.

G00Z10.

( 2D KONTUR )

G00X69.Y-11.

Z2.5

G01Z-5.F96

Y12.

G00Z10.

( 2D KONTUR )

S1000

G00X87.Y-11. Z2.5

G01Z-5.F240

G00Z10.

M9

M5

G49

M30

%

% 706

( GENERATED BY SprutCAM ) ( DATE: 26.12.2020 ) ( TIME: 13:37:29 ) ( TOOLS LIST )

( T2 CYLINDRICAL_MILL D6 ) G00G21G40G49G69G80G90G17 ( 2D KONTUR6 )

( WITHOUT TOOL CHANGE!!! 6MM ENDMILL)

G54

G17

S666M3

G00G43H2X105.Y-11.Z15.B0.C0. Z2.5

G01G94Z-5.F400M7

Y12.

G00Z15.

X103.Y-11.

Z2.5

G01Z-5.

G02X107.Y12.I2.J0.

G01Y-11.

G00Z15.

( 2D KONTUR6 ) S1666 G00X123. Z2.5

G01Z-5.F1000

Y12.

G00Z15.

X121.Y-11.

Z2.5

G01Z-5.

Y12.

G02X125.Y12.I2.J0.

G01Y-11.

G00Z15.

( 2D KONTUR6 ) S666

G00X24.Y51. Z2.5

G01Z-5.F160

Y28.

G00Z15.

X26.Y51.

Z2.5

G01Z-5.

Y28.

G02X22.Y28.I-2.J0.

G01Y51.

G00Z15.

( 2D KONTUR6 ) S1666 G00X42. Z2.5

G01Z-5.F400

Y28.

G00Z15.

X44.Y51.

Z2.5

G01Z-5.

Y28.

G02X40.Y28.I-2.J0.

G01Y51.

G00Z15.

( 2D KONTUR6 ) S666

G00X62.Z10. Z2.5

G01Z-5.F400 Y28.

G02X58.Y28.I-2.J0.

G01Y51.

G00Z10.

( 2D KONTUR6 )

S1666

G00X80.

G01Z-5.F1000 Y28.

G02X76.Y28.I-2.J0.

G01Y51.

G00Z10.

( 2D KONTUR6 ) S666 G00X98. Z2.5

G01Z-5.F160 Y28.

G02X94.Y28.I-2.J0.

G01Y51.

G00Z10.

( 2D KONTUR6 ) S1666 G00X116. Z2.5

G01Z-5.F400 Y28.

G02X112.Y28.I-2.J0.

G01Y50.5

G00Z10.

( 2D KONTUR6 )

G00X134.Y51.

Z2.5

G01Z-5.F1514 Y28.

G02X130.Y28.I-2.J0.

G01Y51.

G00Z10.

M9

M5

G49

M30

%

% 715

( GENERATED BY SprutCAM ) ( DATE: 26.12.2020 ) ( TIME: 14:06:48 ) ( TOOLS LIST )

( T1 CYLINDRICAL_MILL D10 ) G00G21G40G49G69G80G90G17 ( 2D KONTUR )

( WITHOUT TOOL CHANGE!!! 10MM ENDMILL)

G54

G17

S400M3

G00G43H1X18.Y-11.Z10. Z2.5

G01G94Z-5.F240M7

Y12.

G00Z10.

X15.Y-11.

Z2.5

G01Z-5. Y12.

G02X21.Y12.I3.J0.

G01Y-11.

G00Z10.

( 2D KONTUR )

S1000

G00X50.

Z2.5

G01Z-5.F600

Y12.

G00Z10.

X47.Y-11.

Z2.5

G01Z-5.

Y12.

G02X53.Y12.I3.J0.

G01Y-11.

G00Z10.

( 2D KONTUR )

S400

G00X82.

Z2.5

G01Z-5.F96

Y12.

G00Z10.

X79.Y-11.

Z2.5

G01Z-5.

G02X85.Y12.I3.J0.

G01Y-11.

G00Z10.

( 2D KONTUR )

S1000

G00X114.

Z2.5

G01Z-5.F240

Y12.

G00Z10.

X111.Y-11.

Z2.5

G01Z-5.

Y12.

G02X117.Y12.I3.J0.

G01Y-11.

G00Z10.

M30

%

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акт внедрения результатов научно-технических

и технологических работ