Приведены рекомендации по выбору условий резания волокнистых полимерных композитов, при которых обеспечиваются максимальные значения показателей качества поверхностного слоя. Показаны физические особенности влияния режимов резания и геометрических параметров режущей части инструментов на состояние поверхностного слоя полимерных анизотропных материалов.

Вперше сформульовано концепцію ефективності процесу різання волокнистих полімерних композитів, що базується на мінімізації впливу фізичних і технологічних факторів на руйнування оброблюваного матеріалу по поверхнях розділу його структурних компонентів. Вирішено основну технологічну проблему механічної обробки - забезпечення необхідної високої якості поверхневого шару та розширення функціональних можливостей композитів. Обгрунтовано новий підхід, що реалізує концепцію ефективного різання волокнистих полімерних композитів за рахунок підвищення питомої енергії дії контактних поверхонь різального інструмента на відокремлюваний шар, мінімізації енерговитрат на процес різання, керованої зміни динамічних пружних і міцнісних властивостей композиту, мінімізації впливу фізичних та технологічних факторів на термомеханічну деструкцію полімерних складових. Вперше теоретично встановлено й експериментально підтверджено механізм ефективного руйнування волокнистих полімерних композитів під час різання, що базується на впливі енергетичних характеристик процесу різання на динамічні пружні та міцнісні властивості композитів, що забезпечує досягнення високих експлуатаційних показників виробів.

Создана и исследована параметрическая модель алмазного сверления слоистой системы волокно - матрица - волокно с ортотропной схемой армирования в Autodesk inventor с учетом произвольной геометрии режущей кромки абразивного зерна. Получена зависимость площадей контакта срезаемых структурных фаз от их объемного содержания.

Даны рекомендации по разработке элементов структуры технологической системы высокоэффективной механической обработки волокнистых полимерных композитов, включая целевой принцип создания оборудования (для обработки крупногабаритных изделий с высокими скоростями резания) и режущего инструмента (осевой инструмент с новой формой зуба и лезвийно-абразивный инструмент), а также по условиям и режимам обработки. Изложены комплексные технологические рекомендации получения широкой гаммы полимерных оптических изделий, которые охватывают основные операции механической обработки: резка, фрезерование (в том числе алмазное), полирование. Предложен выбор оборудования, инструментов, приспособлений, режимов резания для выполнения этих операций.

Присвячено вирішенню важливої науково-прикладної задачі підвищення ефективності алмазно-абразивного різання високоміцних композиційних матеріалів на основі раціонального формування щільності, фракційності елементів алмазовмісного шару робочої поверхні інструменту засобами лазерного термодеформаційного спікання. Для пошуку оптимальних носіїв функцій як послідовності відмінних за властивостями кластерів було застосовано метод розрахунку питомої вартості корисної функції з урахуванням можливостей дискретизації головних функціональних поверхонь виробу з алмазним шаром, що забезпечує кінцеві властивості виробу системою показників якості з мінімальними матеріальними затратами. На основі моделювання взаємодії інструменту з поверхневим шаром композиту сформульовано основні вимоги до кластерів, встановлено закономірності зміни навантажень частин робочої поверхні і, відповідно, функціональних особливостей кластерів робочих поверхонь інструменту, отримано регресійні рівняння для визначення їх параметрів. Зроблено висновок, що найбільш доцільним засобом забезпечення властивостей поверхонь є лазерний деформаційний спосіб формування поверхневого шару, який потребує певних удосконалень для підвищення керованості процесу формування відповідних кластерів. Удосконалено математичну модель процесу, вперше врахувавши динаміку руху алмазних зерен та робочих органів. Випробування розроблених інструментів показало їх високу ефективність під час обробки композитів типу КІМФ, а похибка прогнозованих показників не перевищила 12 -15 %. Інструмент, створений на основі функціонального підходу з використанням запропонованої методики, відрізняється меншою швидкістю розвитку пошкоджень. Для забезпечення відповідності властивостей кластерів поверхні умовам подальшої роботи інструменту запропоновано виконувати реверсивний інжиніринг, який базується на принципі аналізу зношування інструмента впродовж його експлуатації.

Присвячено вирішенню актуальної науко-технічної задачі підвищення ефективності свердління отворів у вуглепластиках та склопластиках, а саме підвищення стійкості інструменту та зниження дефектності обробки за рахунок використання алмазних свердел. Встановлено, що свердління вуглепластиків та склопластиків алмазними свердлами, дає змогу досягти у 8 разів вищу стійкість інструменту порівняно з твердосплавними свердлами. Обробка алмазними свердлами забезпечує мінімізацію термодеструкції отвору з 0,50 мм до 0,03 мм порівняно з твердосплавними свердлами і супроводжується зниженням температури обробки в 1,4 раза при обробці вуглепластику (T = 41 - 49 С) та в 3 рази при обробці склопластику (T = 86 - 90 С). Розроблено критерій дефектності (Q) для комплексної та неруйнівної оцінки ворсистості та розшарування шляхом програмного аналізу цифрових зображень просвердлених отворів, що дає змогу використовуючи модель Колдінга, оцінити стійкість свердел за умови забезпечення певного рівня дефектності (Q) отворів під час свердління вуглепластиків та склопластиків. Використання розробленого алмазного свердла дає змогу розширити межі допустимого зносу інструменту при цьому, забезпечуючи аналогічний рівень дефектності отворів (Q = 20 % - 25 %) за рахунок процесів різання на зворотному ході свердла, які обумовлені допоміжними різальними кромками, що розташовані паралельно осі свердла. Дослідно-виробнича перевірка результатів роботи в ДП "Антонов" показала перевагу використання алмазних свердел для обробки вуглепластиків та склопластиків.