38 / 457
Механики XXI веку. №15 2016 г.
38
нести: высокую точность; низкую шероховатость; минимальное расслоение материала, к недостаткам
– низкую производительность; износ инструмента. К достоинствам механической обработки изделий
из композиционных материалов следует отнести: низкую шероховатость; высокую точность обработ-
ки, к недостаткам – высокий износ инструмента и его влияние на качество обработки, расслоение,
вырывание волокон, термическую деструкцию матрицы. В результате проведенного анализа методов
обработки композиционных материалов, нами был выбран наиболее рациональный – механическая
обработка композитов [2].
Механическая обработка композиционных материалов используется для доведения деталей и
изделий до заданных размеров, а так же для достижения требуемой точности, качества поверхности и
получения сложных конфигураций изделия. Проведение аналогий с механической обработкой метал-
лов не дает желаемого результата, т.к. процесс резания полимерных композиционных материалов
существенно отличается от процесса резания металлов. Это объясняется специфическими свойствами
обрабатываемых материалов. При обработке резанием происходит нарушение связи между частица-
ми материала по строго заданному направлению, когда обрабатываемый материал разделяется на
части с образованием стружки или без нее. Исходные характеристики процесса резания обусловлены
рядом факторов, которые группируются следующим образом [3]: 1) факторы, относящиеся к заготов-
ке: вид материала, его физико-механические свойства, наличие в материале связующего и др.; 2) фак-
торы, относящиеся к инструменту: угловые параметры, физико-механические свойства материала
режущей части, степень шероховатости граней, острота режущей кромки и др. 3) режимы и размеры
обработки: толщина и ширина слоя, скорости подачи и резания, толщина снимаемого припуска, на-
правление резания по отношению к направлению волокон и др. [4].
Анализ работ авторов [5], позволил выявить некоторые особенности процесса резания компо-
зиционных материалов. В основном износ инструмента при обработке композитов происходит по
задней поверхности инструмента вследствие упругого восстановления материала после прохождения
режущего клина (рис. 1). Износ по передней поверхности инструмента незначителен и является след-
ствием абразивного износа разрушаемого материала заготовки, а также трения стружки по передней
поверхности и значительных температур в зоне резания. Главным условием при резании композитов
является острота режущей кромки инструмента, которая должна предотвратить любое трение между
инструментом и заготовкой. Вероятность износа инструмента также должна быть сведена к миниму-
му, поскольку любые изменения геометрической формы режущего лезвия приведут к мгновенному
росту температур в зоне резания и к его критическому износу. Геометрию инструмента следует под-
бирать таким образом, чтобы обеспечить ненагруженное резание с минимальными силами резания [6
- 8].
Рис.1. Механизм износа поверхностей резца при обработке композиционных материалов.
Перечисленные выше параметры задаются условиями и требованиями технологического про-
цесса изготовления деталей. Они определяют протекание процесса резания и в первую очередь вели-
чину усилия резания, характер стружкообразования и качество получаемой поверхности в результате
обработки [9].
Особенности обработки композиционных материалов [10] показывают, что в условиях непре-
рывного развития технологии изготовления деталей из композитов растёт необходимость в появле-