Механики XXI веку №15 2016

37 / 457

Современные технологии и автоматизация в машиностроении
37
УДК 621.9.02
Моделирование сборного токарного инструмента
для обработки композиционных материалов
Сидоренко С.А.а, Шмакова О.Ю.b, Ширяева А.Е.c, Каплев Д.А.d
Братский гос ударственный университет, 665709, Россия, г. Братск, ул. Макаренко 40
a b , c
d
Ключевые слова: композиционные материалы; подготовка производства; эффективность;
рациональный выбор; сборный токарный инструмент; графическое моделирование
В статье приведены пути повышения эффективности применения композитов, которыми предлага-
ется заменить общепринятые конструкционные и другие материалы в области машиностроения, там, где
это возможно; рассмотрены методы обработки изделий из композитов, среди которых механический при-
нят, как наиболее рациональный; описаны особенности механической обработки изделий из композиционных
материалов, включающие в себя специфику резания композитов; представлен лезвийный инструмент для об-
работки изделий из композитов; отмечены перспективы применения сборного режущего инструмента со
сменными многогранными пластинами для обработки композиционных материалов; отражена графовая мо-
дель, предназначенная для комплексного подхода к решению проблем по систематизации данных о сборном
токарном лезвийном инструменте и автоматизации операций поиска, анализа и выбора режущего инстру-
мента для обработки изделий из композиционных материалов; приведены перспективы дальнейшей реализации
результатов исследований.
Современный технический прогресс требует от изделий и применяемых конструкционных
материалов высоких эксплуатационных свойств. Существующие конструкционные материалы не
всегда в состоянии удовлетворить возросшие требования по прочности, износостойкости, долговеч-
ности в сочетании со сниженной удельной массой и стоимостью. На смену традиционным конструк-
ционным материалам приходят композиты (полимерные композиционные материалы: углепластик;
боропластик; базальтопластик и др., металлические композиционные материалы: ВДУ-1; КАС-1;
САП-1 и др., керамические композиционные материалы: ТБ-1; ЦТС-23 и др.). Композиционными ма-
териалами называют гетерофазные системы, состоящие из двух компонентов и более, объединенные
различными способами в монолит и сохраняющими при этом индивидуальные особенности. К обще-
известным преимуществам композиционных материалов относят их высокую удельную прочность,
жёсткость, износостойкость, усталостную прочность, сниженную массу, стабильность размеров изго-
товленных изделий и конструкции. В качестве недостатков композиционных материалов следует от-
метить анизотропию свойств материалов, низкую ударную вязкость и обрабатываемость, высокий
удельный объём, гигроскопичность и токсичность некоторых видов композитов. Композиты исполь-
зуются в различных областях промышленности (машиностроении, авиастроении, судостроении, кос-
мической индустрии и др.) [1].
Эффективность использования композитов в современной промышленности снижена, в связи
с отсутствием комплексного подхода к решению проблемы по обработке композиционных материа-
лов. Существующие методы обработки композитов можно разделить на четыре группы: механиче-
ская, струйно-абразивная, лазерная и ультразвуковая. Все они обладают определенными преимуще-
ствами и недостатками. К достоинствам струйно-абразивной обработки можно отнести: отсутствие
термической деструкции матрицы; возможность резки конструкций большой толщины; высокую
производительность, к недостаткам – высокую шероховатость обработанной поверхности; насыще-
ние композита водой. К достоинствам лазерной обработки следует отнести: малую ширину реза; вы-
сокую скорость резки; обработку маложестких деталей, к недостаткам – термическую деструкцию
матрицы; выделение дыма и пыли. К достоинствам ультразвуковой обработки композитов можно от-
 Работа выполнена в рамках проекта У.М.Н.И.К.-2015 № 0011203 «Разработка системы автома-
тизации процесса подготовки производства изделий из композиционных материалов с использовани-
ем лезвийного инструмента»