DIAGRAM OF FIXTURE FOR VIBRATION DRILLING OF HOLES IN COMPOSITE MATERIALS

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.

композиционный материал, вибрационное сверление, вибровозбудитель, катушка индуктивности, composite material, vibration drilling, vibration exciter, inductance coil

1. Кумабе Д. Вибрационное резание // Машиностроение. 1985. С. 54-63.

2. Ломаев В.Н., Дударев А.С. Перспективы механической обработки отверстий при производстве изделий из волокнистых композиционных материалов гражданской авиатехники // Технология машиностроения. 2006. С.18-22.

3. Масленников А.В., Голубев Р.Г., Голубев И.Г. Разработка вибрационного привода для сверления отверстий малого диаметра // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации. Курск, 2010. С. 63-70.

4. Масленников А.В. Устройство для высокочастотного вибрационного сверления // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: сборник материалов IV Международной научно-технической конференции. Курск, 2006. С. 152-156.

5. Подураев В.Н., Валиков В.И. Физические особенности процесса вибрационного сверления // Резание труднообрабатываемых материалов. МДНТП. 1969. С. 95-101.

6. Механизм влияния осевых гармонических колебаний и режимов резания на процесс образования стружки скалывания при формообразовании отверстий спиральным сверлом в вязких металлах / А.В. Масленников, С.А. Чевычелов, М.С. Мержоева, М.Ш. Гатиев, В.В. Сидорова // СТИН. 2014. № 4. С. 25-28.

7. Масленников А.В., Чевычелов С.А., Голубев И.Г. Влияние режимов резания на задний угол спирального сверла при формообразовании отверстий с помощью осевых вибраций // СТИН. 2012. №10. С. 19-22.

8. Исследование процесса формообразования отверстий спиральным сверлом с наложением осевых гармонических колебаний / А.В. Масленников, С.А. Чевычелов, В.В. Сидорова, М.С. Мержоева, М.Ш. Гатиев // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: сборник научных трудов XI-ой Международной научно-практической конференции: в 4 т. Курск, 2014. С. 57-61.

9. Способ вибросверления отверстий малого диаметра на основе Ш-образного вибропривода / А.В. Масленников, С.А. Чевычелов, Р.Г. Голубев, И.Г. Голубев // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: материалы VIII Международной научно-технической конференции: в 2 ч. Курск, 2011. С. 222-226.

10. Проблемы формообразования отверстий спиральным сверлом с наложением осевых гармонических колебаний / М.С. Мержоева, М.Ш. Гатиев, А.В. Масленников, С.А. Чевычелов, М.В. Снопков // Современные материалы, техника и технология: материалы 5-й Международной научно-практической конференции. Курск, 2015. С. 90-94.

11. Использование вибрационного резания для управления стружкообразованием / А.В. Масленников, С.А. Чевычелов, Д.И. Гвоздев, В.В. Сидорова, М.Ш. Гатиев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 2-1. С. 117-120.

12. Анализ эффективности процесса вибрационного формообразования отверстий / А.В. Масленников, С.А. Чевычелов, Д.И. Гвоздев, М.С. Мержоева, М.Ш. Гатиев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 2-3. С. 47-52.

13. Чевычелов С.А., Снопков М.В. Анализ методов обработки отверстий в изделиях из композиционных материалов // Молодежь и XXI век -2015: материалы V Международной молодежной научной конференции. Курск, 2015. С. 168-173.