Сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов
Показаны преимущества применения инструментов из поликристаллов сверхтвердых материалов при сверлении отверстий в деталях из волокнистых композитов. Приведены результаты сравнения качества отверстий при использовании сверл из быстрорежущей стали и с алмазно-твердосплавными пластинками. Установлено,...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Сверхтвердые материалы |
|---|---|
| Дата: | 2018 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160597 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов / Л.Н. Девин, А.И. Гречук, Б.В. Лупкин // Сверхтвердые материалы. — 2018. — № 1. — С. 77-85. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160597 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Девин, Л.Н. Гречук, А.И. Лупкин, Б.В. 2019-11-12T17:17:00Z 2019-11-12T17:17:00Z 2018 Сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов / Л.Н. Девин, А.И. Гречук, Б.В. Лупкин // Сверхтвердые материалы. — 2018. — № 1. — С. 77-85. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160597 621.95 Показаны преимущества применения инструментов из поликристаллов сверхтвердых материалов при сверлении отверстий в деталях из волокнистых композитов. Приведены результаты сравнения качества отверстий при использовании сверл из быстрорежущей стали и с алмазно-твердосплавными пластинками. Установлено, что применение сверл с алмазно-твердосплавными пластинками обеспечивает высокое качество сверления отверстий в деталях из волокнистых композиционных материалов. Показано переваги застосування інструментів з полікристалів надтвердих матеріалів при свердлінні отворів у деталях із волокнистих композитів. Наведено результати порівняння якості отворів при використанні свердел зі швидкорізальної сталі й з алмазно-твердосплавними пластинами. Встановлено, що застосування свердел з алмазно-твердосплавними пластинами забезпечує високу якість свердління отворів у деталях із волокнистих композиційних матеріалів. The advantages of using tools of polycrystalline superhard materials for drilling workpieces of fiber reinforced composites are shown. The results of a comparative quality assessment of holes produced by high-speed steel drill bits and polycrystalline diamond inserted drill bits are discussed. The polycrystalline diamond inserted drill bits have been found to provide high-quality drilling of fiber reinforced composite materials. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Исследование процессов обработки Сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов Drilling of composites using tools of polycrystalline superhard materials Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов |
| spellingShingle |
Сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов Девин, Л.Н. Гречук, А.И. Лупкин, Б.В. Исследование процессов обработки |
| title_short |
Сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов |
| title_full |
Сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов |
| title_fullStr |
Сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов |
| title_full_unstemmed |
Сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов |
| title_sort |
сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов |
| author |
Девин, Л.Н. Гречук, А.И. Лупкин, Б.В. |
| author_facet |
Девин, Л.Н. Гречук, А.И. Лупкин, Б.В. |
| topic |
Исследование процессов обработки |
| topic_facet |
Исследование процессов обработки |
| publishDate |
2018 |
| language |
Russian |
| container_title |
Сверхтвердые материалы |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Drilling of composites using tools of polycrystalline superhard materials |
| description |
Показаны преимущества применения инструментов из поликристаллов сверхтвердых материалов при сверлении отверстий в деталях из волокнистых композитов. Приведены результаты сравнения качества отверстий при использовании сверл из быстрорежущей стали и с алмазно-твердосплавными пластинками. Установлено, что применение сверл с алмазно-твердосплавными пластинками обеспечивает высокое качество сверления отверстий в деталях из волокнистых композиционных материалов.
Показано переваги застосування інструментів з полікристалів надтвердих матеріалів при свердлінні отворів у деталях із волокнистих композитів. Наведено результати порівняння якості отворів при використанні свердел зі швидкорізальної сталі й з алмазно-твердосплавними пластинами. Встановлено, що застосування свердел з алмазно-твердосплавними пластинами забезпечує високу якість свердління отворів у деталях із волокнистих композиційних матеріалів.
The advantages of using tools of polycrystalline superhard materials for drilling workpieces of fiber reinforced composites are shown. The results of a comparative quality assessment of holes produced by high-speed steel drill bits and polycrystalline diamond inserted drill bits are discussed. The polycrystalline diamond inserted drill bits have been found to provide high-quality drilling of fiber reinforced composite materials.
|
| issn |
0203-3119 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160597 |
| citation_txt |
Сверление отверстий в деталях из композиционных материалов с использованием инструментов из сверхтвердых поликристаллов / Л.Н. Девин, А.И. Гречук, Б.В. Лупкин // Сверхтвердые материалы. — 2018. — № 1. — С. 77-85. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT devinln sverlenieotverstiivdetalâhizkompozicionnyhmaterialovsispolʹzovanieminstrumentovizsverhtverdyhpolikristallov AT grečukai sverlenieotverstiivdetalâhizkompozicionnyhmaterialovsispolʹzovanieminstrumentovizsverhtverdyhpolikristallov AT lupkinbv sverlenieotverstiivdetalâhizkompozicionnyhmaterialovsispolʹzovanieminstrumentovizsverhtverdyhpolikristallov AT devinln drillingofcompositesusingtoolsofpolycrystallinesuperhardmaterials AT grečukai drillingofcompositesusingtoolsofpolycrystallinesuperhardmaterials AT lupkinbv drillingofcompositesusingtoolsofpolycrystallinesuperhardmaterials |
| first_indexed |
2025-11-26T10:21:43Z |
| last_indexed |
2025-11-26T10:21:43Z |
| _version_ |
1850620374902898688 |
| fulltext |
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2018, № 1 77
УДК 621.95
Л. Н. Девин1, *, А. И. Гречук1, Б. В. Лупкин2
1Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля
НАН Украины, г. Киев, Украина
2Национальный аэрокосмический университет
им. Н. Е. Жуковского “Харьковский авиационный институт”,
г. Харьков, Украина
*ldevin@ism.kiev.ua
Сверление отверстий в деталях
из композиционных материалов
с использованием инструментов
из сверхтвердых поликристаллов
Показаны преимущества применения инструментов из поликри-
сталлов сверхтвердых материалов при сверлении отверстий в деталях из волок-
нистых композитов. Приведены результаты сравнения качества отверстий при
использовании сверл из быстрорежущей стали и с алмазно-твердосплавными
пластинками. Установлено, что применение сверл с алмазно-твердосплавными
пластинками обеспечивает высокое качество сверления отверстий в деталях из
волокнистых композиционных материалов.
Ключевые слова: волокнистые полимерные композиционные
материалы, стеклопластик, сверление, алмазно-твердосплавные пластины.
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
Последние десятилетия характеризуются ростом примене-
ния композиционных материалов (КМ) в различных отраслях машино-
строения. Как правило, КМ состоят из связующего вещества (матрицы) и
волокнистого наполнителя [1]. Самыми распространенными являются ком-
позиты, наполнителем которых являются стекловолокно (стеклопластики) и
углеродное волокно (углепластики) [2], а также комбинация различных
типов волокон с металлическими слоями [3]. Волокнистые полимерные
композиционные материалы (ВПКМ) имеют высокие упругие свойства,
коррозионную и антимагнитную стойкость, а также высокие удельные зна-
чения прочностных характеристик, что делает их незаменимыми в различ-
ных машиностроительных отраслях, в первую очередь в авиа-, ракето-, су-
достроении и энергетике, а также в медицине, строительстве, робототехни-
ке и автомобилестроении [4].
Корпусные детали летательных аппаратов, выпущенные ГП “Антонов”, на
50 % состоят из КМ [5]. За рубежом наибольшее количество КМ для авиаци-
онной техники применяют в самолетах Boeing-737, Boeing-787 “Dreamliner”,
Airbus А380, A350XWB [6]. Например, Конвертоплан американской компа-
нии “Bell”, мод. V22 Osprey, на 60 % состоит из углепластика и на 12 % из
стеклопластика [7].
В соответствии со “Стратегией развития Украинской авиационной про-
мышленности на период до 2020 года” приоритетом является развитие про-
© Л. Н. ДЕВИН, А. И. ГРЕЧУК, Б. В. ЛУПКИН, 2018
www.ism.kiev.ua/stm 78
изводства и модификации самолетов, вследствие чего увеличивается приме-
нение КМ [8].
Таким образом, КМ являются современной, перспективной и уникальной
альтернативой традиционным металлическим конструкционным материалам.
Возможность формирования исходных криволинейных поверхностей любой
сложности в большинстве случаев не требует предварительной механической
обработки КМ. Однако для крепления таких деталей применяются заклепоч-
ные или болтовые соединения. Наиболее распространенной операцией меха-
нообработки при этом является сверление, что обусловливает необходимость
изготовления отверстий для соединения различных деталей [9].
Сверление отверстий в изделиях из ВПКМ осуществляется различными
сверлами в зависимости от технических и экономических требований. Ис-
пользуются двух-, трех- и четырехперовые спиральные и ступенчатые сверла
из быстрорежущей стали, твердого сплава или сверла, оснащенные алмазно-
твердосплавных пластинами (АТП). Также применяются перовые и кольце-
вые сверла с рабочей частью, содержащей алмазный порошок. Подробная
классификация различных типов сверл описана в [2, 10, 11].
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
Качество просверленных отверстий определяется совокупностью несколь-
ких параметров, таких как состояние волокон, расслоение композита на входе
и выходе сверла из отверстия, выкрашивание поверхности отверстия и тер-
модеструкция матрицы.
Наличие несрезанных волокон сопряжено со многими факторами: неверно
подобранные режимы резания, не оптимальная геометрия или конструкция
сверла. Большой радиус режущих кромок сверла приводит к пластической
деформации в зоне резания, что обуславливает смятие и разрыв волокон вме-
сто того, чтобы их перерезать. На рис. 1 показано отверстие, сформированное
сверлом из быстрорежущей стали с одноплоскостной заточкой, задним углом
10° и углом в плане 120°. Высокая прочность волокон приводит к вырыву
частиц матрицы (выкрашиванию). Так как толщина волокон композита дос-
тигает 0,05 мм, большие подача или скорость резания не позволяют обеспе-
чить перерезание волокна при вращении сверла, в результате чего остаются
несрезанные волокна (см. рис. 1, б).
При врезании сверла в заготовку из ВПКМ, происходит вспучивание по-
верхностных слоев композита с вырывом волокон поверхностного слоя и
отрыв крайних его частей на выходе сверла из отверстия. В основном рас-
слоение (см. рис. 1, в) определяется осевой составляющей силы резания [10]
и подачей [12].
Температура плавления матрицы большинства ВПКМ не превышает 180–
350 °С [13]. Показатели допустимого температурного нагружения зависят от
химических свойств матрицы и волокон композита. Значительный перегрев
приводит к термодеструкции композиционного материала и снижению на-
дежности болтовых и клепочных соединений из таких материалов [11, 14,
15]. Так как ВПКМ являются анизотропными материалами, тепло в них рас-
пространяется не равномерно. Волокна КМ являются более теплопроводны-
ми и менее теплоемкими, в то время как матрица менее теплопроводна и бо-
лее теплоемка, поэтому тепло в большей степени распространяется по волок-
ну, однако аккумулируется в связке. При этом 90 % тепла переходит в свер-
ло, 5 % – в стружку и 5 % – в заготовку [11, 14]. При использовании в качест-
ве материала режущей части сверла твердый сплав и быстрорежущую сталь,
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2018, № 1 79
имеющих высокий коэффициент теплоемкости, инструмент становится акку-
мулятором тепла, прогревая еще несрезанные слои ВПКМ и увеличивая их
начальную температуру. Уменьшение контакта режущих поверхностей инст-
румента с ВПКМ и свободный сход стружки по передней поверхности сверла
способствуют уменьшению температуры в зоне резания и позволяют устра-
нить деструкцию КМ при сверлении.
а
б
в
1 мм
1 мм
4 мм
Рис. 1. Дефекты сверления ВПКМ: общий вид отверстия с дефектами (а), несрезанные
волокна (б), расслоение материала (в).
Исходя из перечисленных особенностей сверления ВПКМ, можно сделать
вывод, что предпочтительно использовать инструменты из более теплопро-
водных инструментальных материалов с возможностью обеспечения мень-
шего радиуса режущей кромки и адгезионного взаимодействия с материалом
стружки. Применение инструментов из поликристаллов сверхтвердых мате-
риалов на основе алмаза и кубического нитрида бора (КНБ) позволяет ре-
шить поставленные задачи.
Сверла со вставками из синтетических алмазов широко применяются для
обработки различных типов композиционных материалов и демонстрируют
более низкий износ, обеспечивая высокое качество отверстия [15].
Алмазные сверла из поликристаллов производят такие фирмы, как
“Sandvik Coromant” (Швеция), “SECO Tools” (Швеция), “Guhring” (Герма-
ния). В основном это спиральные сверла с пластинами PCD для получения
отверстий разной глубины. Одним из предназначений таких сверл является
сверление отверстий в пакетах из пластин композитов различного типа, а
также в пакетах, состоящих из комбинаций пластин угле- или стеклопластика
с пластинами из алюминиевых и титановых сплавов.
В связи с возрастанием спроса на изделия из композиционных материалов
и тенденции рынка режущего инструмента к использованию сверхтвердых
материалов для обработки отверстий в изделиях из ВПКМ, исследования
применения и эффективности использования инструментов из композитов на
основе алмаза и КНБ являются актуальными и современными.
www.ism.kiev.ua/stm 80
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
Использование инструментов из различных сверхтвердых материалов яв-
ляется эффективным при сверлении отверстий в таких труднообрабатывае-
мых материалах, как ВПКМ. Однако конструкции спиральных двухперьевых
сверл были спроектированы для сверления отверстий в заготовках из метал-
лов разной толщины, обычно в несколько раз превышающих диаметр сверла.
Такие сверла обеспечивают переменную геометрию переднего и заднего уг-
лов вдоль главной режущей кромки из-за множества переточек сверла по
сравнению со сверлами со спиральными стружечными канавками. Компози-
ционные материалы, отличающиеся сочетанием высокой прочности и малым
удельным весом, применяются для изготовления деталей с толщиной стенок
от 0,5 до 20 мм, что сравнимо с диаметром сверла. Поскольку применение
инструментов из сверхтвердых материалов является эффективным, а отсутст-
вие необходимости сверления глубоких отверстий позволяет упростить тра-
диционные конструкции спиральных сверл, то главной целью исследования
было обеспечение высокого качества поверхности отверстий в изделиях из
ВПКМ за счет оптимальной и постоянной геометрии сверла со вставками
АТП, конструкция которого учитывала особенности структуры и свойств
ВПКМ.
МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
Для сверления отверстий в изделиях из ВПКМ было разработано сверло
оригинальной конструкции со вставками из АТП (рис. 2). Перовое сверло
(см. рис. 2, б) содержит главную и вспомогательную режущие кромки, пере-
мычку, стружечную канавку, цилиндрический хвостовик, впаянные в корпус
режущие лезвия из двухслойных АТП, включающие слой поликристалла
алмаза на подложке из твердого сплава.
а
A
2
5
4
1
3
8
7
6
A
A–A
б
Рис. 2. Сверло со вставками из АТП (а) и его схема (б): главная (1) и вспомогательная (2)
режущие кромки, перемычка (3), стружечная канавка (4), цилиндрический хвостовик (5);
режущие лезвия из двухслойных АТП, включающие слой поликристалла алмаза (6) на
подложке из твердого сплава (7), твердосплавная вершина сверла (8).
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2018, № 1 81
Две симметрично расположенные пластины АТП формируют режущую часть
сверла, которая имеет главную и вспомогательную режущие кромки (РК). Заточ-
ку сверла выполняли по двум плоскостям таким образом, чтобы перемычка
включала алмазную и твердосплавную части (см. рис. 2, б). При сверлении пере-
мычка выполняет роль центрирующего элемента с нулевой скоростью резания.
Двухплоскостная заточка обеспечивает пересечение задних поверхностей в од-
ной точке. Поскольку пластины расположены в осевом сечении, соотношение
толщины твердосплавной и алмазной частей двухслойной АТП подобранны
таким образом, чтобы центральная точка и выходящие из нее части перемычки
состояли из твердого сплава. Перемычка под воздействием осевой силы выпол-
няет не столько резание, сколько выдавливание слоев композита в сторону ре-
жущих кромок инструмента, а алмаз является очень твердым, но хрупким мате-
риалом и может разрушиться. Твердосплавная вершина сверла уменьшает веро-
ятность разрушения перемычки под воздействием осевой силы резания, так как
прочность твердого сплава при сжатии превышает прочность алмаза.
Вспомогательные режущие кромки сформированы параллельно оси свер-
ла. Они выполняют доводочную операцию – срезают ранее несрезанные во-
локна. При сверлении отверстий в изделиях из ВПКМ без использования
подложки со стороны выхода сверла (что часто встречается при сверлении
крупногабаритных или тонкостенных деталей в авиастроении) участок ком-
позита в зоне отверстия упруго прогибается под воздействием осевой силы и
затем возвращается к исходному состоянию в процессе резания.
Формообразующими при сверлении являются периферические точки
главных РК, которые образуются в результате пересечения главных задних,
передних и вспомогательных задних поверхностей. Такое конструктивное
решение увеличивает остроту периферических точек РК.
Отсутствие спиральной канавки позволяет управлять параметрами перед-
ней поверхности сверла, обеспечивая ее лучшую шероховатость и более ста-
бильный сход стружки, позволяет избежать наростообразования из-за низко-
го коэффициента трения между алмазом и композитом.
Заточку сверла выполняли на станке Safag Spinesso 38 (Швейцария), ал-
мазным кругом 11А2, 125×30×10×5×32 со связкой В1-11 и зернистостью ал-
мазного порошка 100/80 для черновой и 20/14 для чистовой обработки. Ре-
жимы заточки: скорость – 26 м/с, подача – 10 дв. ход/мин, СОТС – FUCHS
EcoCool 68f2.
Радиус заострения РК определяли на 3D-микроскопе Alicona Infinite Focus
в Лундском университете (Швеция), путем построения сечений 3D-модели
режущей кромки, используя стандартную утилиту Alicona – IF-Edge Master
Module (рис. 3).
γ = 0,7°
α = 26,3°
r = 17,3 мкм
Рис. 3. Схема измерения радиуса режущих кромок.
www.ism.kiev.ua/stm 82
Радиус закругления РК составлял 17,3 мкм, задний угол – 26,3°, передний
угол – 0,7°, угол в плане – 120°. В различных исследованиях [16, 17] радиус
закругления сверл из быстрорежущей стали изменялся в диапазоне 10–
28 мкм.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Сверление пластин из стеклопластика выполняли на автоматизированном
стенде для исследования процессов резания [18] на базе токарного станке
ТПК-125ВМ (рис. 4). Образцы, изготовленные из серийного стеклопластика
НТК “Антонов” (г. Киев, Украина) с ортотропным армированием, толщиной
4 мм сверлили при скорости вращения 600 об/мин с постоянной подачей
0,1 мм/об. Сверление проводили без подкладки под обрабатываемое изделие.
Испытывали стандартные спиральные сверла диаметром 8 мм из быстроре-
жущей стали с двухплоскостной заточкой углов α1 = 10°, α2 = 25°, ω = 30°, а
также разработанные авторами сверла диаметром 8 мм со вставками из АТП.
Отверстия, просверленные стандартными сверлами, показаны на рис. 5, а, б,
сверлами с пластинками – на рис. 5, в, г.
Дефекты обработанных отверстий оценивали с помощью 3D-микроскопа
Alicona Infinite Focus.
а
1
2
3
4
б
Рис. 4. Сверление стеклопластика: заготовка из стеклопластика (а), установка заготовки на
станке (б); 1 – крепежная струбцина; 2 – сверло; 3 – упорная пластина; 4 – заготовка.
4 мм
а
4 мм
б
Рис. 5. Дефекты отверстий в стеклопластике: на входе (а) и на выходе (б) сверла из быст-
рорежущей стали; на входе (в) и на выходе (г) сверла с АТП.
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2018, № 1 83
2 мм
0,2 мм
в
2 мм
0,2 мм
г
Рис. 5. (Продолжение).
В [19] качество просверленных отверстий характеризовали площадью ви-
димых участков расслоения Sр и площадью несрезанных волокон Sв (рис. 6), а
в [16] – параметром Fд, определяемым по формуле
ном
макс
д D
D
F = ,
где Dмакс – диаметр концентрической окружности, проведенной через макси-
мальную длину расслоения; Dном – номинальный диаметр отверстия (см.
рис. 6).
1
2
D
ном
D
макс
S
р
S
в
Рис. 6. Схема для определения качества отверстия: 1 – расслоение; 2 – несрезанные волокна.
Различие значений Fд для просверленных отверстий сверлами обоих ти-
пов равно 0,1, что находится в пределах погрешности измерений. Таким об-
разом, Fд не может служить критерием расслоения при сравнении данных
www.ism.kiev.ua/stm 84
типов сверл для данных условий обработки. Площади расслоений Sр, полу-
ченные при работе сверлом из быстрорежущей стали, равны 6,1 мм2, а свер-
лом с АТП – 0,2 мм2, площади Sв соответственно – 4,1 и 1,2 мм2. Это свиде-
тельствует о меньшем размере образовавшихся дефектов при использовании
разработанного сверла с АТП.
ВЫВОДЫ
Проведенные исследования показали, что параметр Fд не может служить
критерием для оценки величины расслоения при сравнении исследуемых
сверл диаметром 8 мм из быстрорежущей стали и сверл с АТП при обработке
со скоростью вращения 600 об/мин и подачей 0,1 мм/об.
Установлено, что дефекты отверстий, такие как расслоение и несрезанные
волокна, целесообразно характеризовать площадью видимых участков рас-
слоения Sр и площадью несрезанных волокон Sв. По этому критерию дефекты
отверстий при сверлении стеклопластика сверлом из быстрорежущей стали
больше, чем при сверлении разработанным сверлом из АТП на 97 % (рас-
слоение) и на 68 % (несрезанные волокна).
Показано переваги застосування інструментів з полікристалів надтвер-
дих матеріалів при свердлінні отворів у деталях із волокнистих композитів. Наведено
результати порівняння якості отворів при використанні свердел зі швидкорізальної сталі
й з алмазно-твердосплавними пластинами. Встановлено, що застосування свердел з алма-
зно-твердосплавними пластинами забезпечує високу якість свердління отворів у деталях
із волокнистих композиційних матеріалів.
Ключові слова: волокнисті полімерні композиційні матеріали, склопла-
стик, свердління, алмазно-твердосплавні пластини.
The advantages of using tools of polycrystalline superhard materials for
drilling workpieces of fiber reinforced composites are shown. The results of a comparative
quality assessment of holes produced by high-speed steel drill bits and polycrystalline diamond
inserted drill bits are discussed. The polycrystalline diamond inserted drill bits have been found
to provide high-quality drilling of fiber reinforced composite materials.
Keywords: fiber reinforced polymer composites, glass fiber reinforced plas-
tic, drilling, polycrystalline diamond inserts
1. Beaumont P., Soutis C., Hodzic A. Structural Integrity and Durability of Advanced Compos-
ites. – Woodhead Publ., 2015. – 839 p.
2. Liu D. F., Tang Y. J., Cong W. L. A review of mechanical drilling for composite laminates //
Compos. Struct. – 2012. – 94, N 4. – P. 1265–1279.
3. Sinmazçelik T., Avcu E., Bora M. Ö., Çoban O. A review: fibre metal laminates, background,
bonding types and applied test methods // Mater. Design. – 2011. – 32, N 7. – P. 3671–3685.
4. Che D., Saxena I., Han P., Guo P., Ehman K. F. Machining of carbon fiber reinforced plas-
tics/polymers: A literature review // J. Manufact. Sci. Eng. – 2014. – 136, N 3, art. 034001.
5. Кива Д. С. Этапы становления и начала развернутого применения полимерных компо-
зиционных материалов в конструкциях пассажирских и транспортных самолетов
(1970–1995 гг.) // Авиационно-космическая техника и технология. – 2014. – № 6. – С. 5–
16.
6. Ilcewicz L. Past Experiences and Future Trends for Composite Aircraft Structure. – Montana
State University Seminar, 2009. – 21 p.
7. Soutis C. Fibre reinforced composites in aircraft construction // Prog. Aerosp. Sci. – 2005. –
41, N 2. – P. 143–151.
8. Гайдачук А. В. Состояние и перспективы применения композиционных материалов в
газотурбинных двигателях летательных аппаратов // Авиационно-космическая техника
и технология. – 2004. – № 3. – С. 11–20.
9. Hocheng H. Machining Technology for Composite Materials: Principles and Practice. –
Elsevier, 2011. – 458 p.
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2018, № 1 85
10. Лупкин Б. В., Мамлюк О. В., Драник А. И., Касс А. Л. Влияние технологических пара-
метров процесса сверления КМ на прочность // Открытые информационные и компью-
терные интегрированные технологии. – 2016. – № 71. – С. 125–135.
11. Feito N. Numerical analysis of the influence of tool wear and special cutting geometry when
drilling woven CFRPs // Compos. Struct. – 2016. – 138. – P. 285–294.
12. Soutis C. Fibre reinforced composites in aircraft construction // Prog. Aerosp. Sci. – 2005. –
41, N 2. – P. 143–151.
13. Степанов А. А. Обработка резанием высокопрочных композиционных материалов. –
Л.: Машиностроение. – 1987. – 176 c.
14. Залога В. А., Криворучко Д. В., Колесник В. А. Измерение температуры при сверлении
волокнистых полимерных композиционных материалов // Резание и инструмент в тех-
нологических системах. – 2013. – № 83. – C. 138–145.
15. Xu J., An Q., Chen M. A comparative evaluation of polycrystalline diamond drills in drilling
high-strength T800S/250F CFRP // Compos. Struct. – 2014. – 117. – P. 71–82.
16. Gaugel S., Sripathy P., Haeger A. A comparative study on tool wear and laminate damage in
drilling of carbon-fiber reinforced polymers (CFRP) // Ibid. – 2016. – 155. – P. 173–183.
17. Faraz A., Biermann D., Weinert K. Cutting edge rounding: An innovative tool wear criterion
in drilling CFRP composite laminates // Int. J. Mach. Tools Manuf. – 2009. – 49, N 15. –
P. 1185–1196.
18. Девин Л. Н., Стахнив Н. Е., Стахнив М. Н. Автоматизированная система исследования
процесса резания // Резание и инструменты в технологических системах: Cб. тр. –
Харьков: НТУ “ХПИ”, 2006. – Вып. 64. – С. 178–183.
19. Eneyew E. D., Ramulu M. Experimental study of surface quality and damage when drilling
unidirectional CFRP composites // J. Mater. Res. Technol. – 2014. – 3, N 4. – P. 354–362.
Поступила 17.10.16
|