В данной статье рассматривается возможность использования способа вибрационного сверления для получения отверстий в композиционных материалах. Особенностью современных композиционных материалов является проблематичность механической обработки традиционными способами. Возник-новение таких дефектов, как растрескивание матрицы, расслоение и непрорез волокон, термическая деструкция матрицы, получаемых при получении отверстий, требует разработки новых техноло-гических решений и специального оборудования и оснастки. Наряду с лезвийными и абразивными метода-ми механической обработки композиционных материалов, как альтернативу можно рассматривать вибрационное сверление, лазерную, ультразвуковую и струйно-абразивную обработку отверстий. На кафедре Машиностроительных технологий и оборудования Юго-Западного государственного университета разработано устройство, предназначенное для вибрационного сверления отверстий в композиционных материалах. Использование предложенного метода позволяет уменьшить вибрации вдоль оси сверла как в низкочастотном, так и высокочастотном диапазоне (от 20 до 500 Гц), изменить частоту вибраций, не прекращая процесса резания. Приспособление спроектировано для металло-режущих станков, относящихся к сверлильно-расточной группе с вертикальным расположением шпинделя для увеличения производительности и улучшения качества формообразования отверстий. Технические харак-теристики созданного приспособления обеспечивают заданные подачи инструмента, требуемые частоты вращения шпинделя, обеспечивая необходимую скорость резания (они зависят от технических характеристик выбранного станка), а также необходимые амплитуду и высокочастотные осевые колебания инструмента. Для преобразования электрических колебаний в механические была принята схема из двух катушек индуктивности, расположенных друг над другом. Предложенный метод электроимпульсного сверления позволит решить проблемы обработки компо-зиционных материалов (растрескивание матрицы, расслоение и непрорез волокон) и повысить качество и производительность получения отверстий в композиционных материалах.
This paper discusses the use of vibration drilling method for hole making in composite materials. The special feature of advanced composite materials is the difficulty of machining by conventional methods. The occurrence of defects such as matrix cracking, delamination and fibers failure, thermal degradation of matrix obtained in the process of making holes requires the development of new technological solutions and special equipment and tooling. As an alternative, along with cutting and abrasive machining methods for composite materials, we can consider vibration drilling, laser, ultrasonic and abrasive blasting machining of holes. The Department of Engineering Technologies and Equipment of Southwest State University has made a device intended for vibration drilling of holes in composite materials. Using the proposed method allows us to reduce the vibrations along the drill axis, both in the low-frequency and high-frequency range (20 to 500 Hz). It also allows us to change the frequency of vibration without stopping the cutting process. The device is designed for metall cutting machines related to drilling-and-boring group of machines with a vertical spindle to increase performance and improve the quality of holes shaping. Technical specifications of the designed device provide the set tool advances, the required frequency of spindle rotation, giving the necessary cutting speed (they depend on technical features of the selected machine), as well as the necessary amplitude and high frequency axial oscillations of the tool. To convert electric oscillations into mechanical ones there has been adopted the scheme of two inductance coils, being placed one above the other. The proposed method of electro-impulse drilling will solve the problem of processing composite materials (matrix cracking, delamination and fiber failures) and improve the quality and productivity of making holes in composite materials.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.