Определение силы резания при сверлении фольгированного стеклотекстолита

Алексей Николаевич Шульгин, Александр Анатольевич Дьяконов, Михаил Михайлович Тверской, Анастасия Евгеньевна Городкова

Аннотация


В статье приведены результаты экспериментального исследования силы резания при получении отверстий различного диаметра сверлением в слоистом композиционном материале – фольгированном стеклотекстолите. Неоднородная структура материала имеет ограничения по механической обработке, связанные с появлением расслоений из-за неравномерного распределения механической нагрузки. Знания о величине механической нагрузки позволят спрогнозировать наиболее оптимальные режимы резания. В ходе проведения экспериментов получены зависимости изменения осевой составляющей силы резания от подачи при разных частотах вращения, обрабатываемых марках материала и диаметров сверел. В качестве обрабатываемого материала выбраны 3 наиболее распространенные в производстве марки: Isola DE 104, GEM (ILM), СФ2-35 ГОСТ10316-78. Выведена общая закономерность по выбору оптимальных режимов резания при сверлении слоистого композиционного материала. Для оценки влияния затупления режущего инструмента на параметры осевого усилия проведен эксперимент с использованием затупленных сверл диаметром 1 мм на всех трех типах материала по всем ранее выбранным режимам резания. Результат обработки экспериментальных данных показал, что зависимости осевой силы от подачи при использовании обрабатывающего инструмента разного диаметра и разных типов материалов (эпоксидная связка между слоями, стеклоткань, распределение филаментов волокна, разная стеклонаполненность) при одной и той же частоте вращения шпинделя схожи. Полученные зависимости и закономерности позволят построить силовую модель сверления композиционных материалов, что значительно упростит процедуру проектирования операции. 


Ключевые слова


слоистый композиционный материал; сверление; сила резания; фольгированный стеклотекстолит

Полный текст:

PDF

Литература


Meshcheryakov, Yu.Ya. Technological aspects of production of foiled glass-cloth-base laminates / Yu.Ya. Meshcheryakov // Elektrotekhnika. – 1994. – P. 6–10.

Yurov, L.L. Imroving production technology and development of new types of foiled glass-cloth-base laminates / L.L. Yurov, Yu.G. Ganin, A.N. Briksa // Elektrotekhnika. – 1994. – P. 10–15.

Brinksmeier, E. Drilling of Composites and Resulting Surface Integrity / E. Brinksmeier, S. Fangmann, R. Rentsch // CIRP Annals. – 2011. – Vol. 60. – P. 57–60. DOI: 10.1016/j.cirp.2011.03.077

Rahamathullah, I. Mechanistic Approach for Prediction of Forces in Micro-Drilling of Plain and Glass-Reinforced Epoxy Sheets / I. Rahamathullah, M.S. Shunmugam // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2014. – Vol. 75. – P. 1177–1187. DOI: 10.1007/s00170-014-6202-z

Rahamathullah, I. Analyses of Forces and Hole Quality in Micro-Drilling of Carbon Fabric Laminate Composites / I. Rahamathullah, M.S. Shunmugam // Journal of Composite Materials. – 2013. – Vol. 47 (9). – P. 1129–1140. DOI: 10.1177/0021998312445594

Liow, J.L. Mechanical Micromachining: A Sustainable Micro-Device Manufacturing Approach / J.L. Liow // Journal of Cleaner Production. – 2009. – Vol. 17. – P. 662–667. DOI: 10.1016/j.jclepro. 2008.11.012

Anand, R.S. Size Effects in Micro Drilling of Carbon Fibre-Reinforced Plastic Composite / R.S. Anand, K. Patra, M. Steiner // Production Engineering – Research and Development. – 2014. – Vol. 8 (3). – P. 301–307. DOI: 10.1007/s11740-014-0526-2

Faraz, A. Cutting Edge Rounding: An Innovative Tool Wear Criterion in Drilling CFRP Composite Laminates / A. Faraz, D. Biermann, K. Weinert // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2009. – Vol. 49. – P. 1185–1196. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2009.08.002

Chandrasekharan, V.A Mechanistic Approach to Predicting the Cutting Forces in Drilling: With Application to Fibre Reinforced Composite Materials / V. Chandrasekharan, S.G. Kapoor, R.E. DeVor // Journal of Engineering for Industry. – 1995. – Vol. 17. – P. 559–570. DOI:10.1115/1.2803534

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.

Дрожжин, В.И. Физические особенности и закономерности процесса резания слоистых пластмасс: автореф. дис. … д-ра техн. наук / В.И. Дрожжин. – Харьков: ХПИ, 1982. – 32 с.

Lazar, M. Experimental Analysis of Drilling Fibre-Rein-forced Composites / M. Lazar, P. Xirouchakis // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2011. – Vol. 51. – P. 937–946.

Elhachimi, M. Mechanical Modelling of High Speed Drilling 1: Predicting Torque and Thrust / M. Elhachimi, S. Torbaty, P. Joyot // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 1999. – Vol. 39. – P. 553–568. DOI: 10.1016/S0890-6955(98)00050-9

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

Егоров, С.В. Силы резания при обработке конструкционных пластмасс / С.В. Егоров // Обработка металлов и пластмасс резанием. – М.: Машгиз, 1955. – С. 35–44.

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

Шульгин, А.Н. Повышение качества и производительности обработки отверстий на печатных платах путем выбора оптимальной геометрии сверл с учетом динамики процесса сверления. / А.Н. Шульгин, А.А. Орлов // Технологическое обеспечение машиностроительных производств: сб. науч. тр. I Междунар. заоч. науч.-техн. конф., 16–17 дек. 1013 г. – Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2014. – C. 432–437.

Виноградов, А.А. Физические основы процесса сверления труднообрабатываемых металлов твердосплавными сверлами / А.А. Виноградов. – Киев: Наук. думка, 1985. – 264 с.

Штучный, Б.П. Механическая обработка пластмасс: справ. / Б.П. Штучный. – М.: Машиностроение, 1987. – 152 с.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.