Effect of slime and dust emission on micro-cutting when processing carbon-carbon composites

Results of theoretical and experimental studies aimed at establishing features of micro-cutting with abrasive grains characterized by active emission of slime and dust particles were presented. The slime particles are just partially withdrawn from the interaction zone and partially change surfaces of the tool and the workpiece of a carbon composite material, in particular, of carbon-carbon and carbon-polymer groups.The above materials possessing a complex of unique physical and mechanical properties are used in high-tech production though composites remain difficult to process materials. The problems manifest themselves to their utmost in making various apertures, shoulders, cutting of holes, processing edges.The study has shown that the phenomenon of dust and slime emission in abrasive processing of carbon-based non-dense composites and plastics results from sliding fracture and cyclic weakening of the surface non-dense layer which exhibits quasi-brittle properties under the action of fast-moving micro-indenters. Conditionality of the average slime particle sizes by normal stresses in the cutting zone and the magnitude of protrusion of diamond grains above the cutting surface of the tool was revealed.Since it was found that the particles formed during cutting are only partially withdrawn outside the cutting zone and the degree of removal decreases with an increase in the processing time, a conclusion on the cause of change in the state of the tool surface was drawn. The remaining slime and dirt change topography of the surface which results in the cutting zone temperature rise to critical values.It was shown that the use of tools with cyclic advance makes it possible to partially improve the condition of material processing which is relevant for the implementation of the processes of ring diamond drilling, processing with diamond saw blades. It was proved that the intermittent application of areas of the diamond-bearing layer reduces the phenomenon of dirt particle
Представлены результаты теоретико-экспериментальных исследований, направленных на установление особенностей микрорезания абразивными зернами, характеризующегося активным выделением шлама и пылевых частиц. Частицы шлама частично удаляются из зоны взаимодействия, а частично меняют поверхности инструмента и обрабатываемой заготовки из углеродистых композиционных материалов, в частности, углерод-углеродной и углерод-полимерной групп.Обладая комплексом уникальных физико-механических свойств, последние находят применение в высокотехнологичном производстве, одновременно композиты все еще остаются труднообрабатываемыми материалами. Максимально проблемы проявляются при выполнении различных отверстий, уступов, при вырезке окон, обработке кромок.Исследованием показано, что явление пыле- и шламообразования при абразивной обработке углеродистых полых композитов и пластиков представляется следствием скользящего разрушения и циклического разупрочнения поверхностного полого слоя, который выражает квазихрупкие свойства под действием быстродвижущихся микроинденторов. При этом выявлена обусловленность средних размеров частиц шлама нормальными напряжениями в зоне резания и величиной выступания алмазных зерен над режущей поверхностью инструмента.Поскольку установлено, что частицы, образующиеся при резке, частично удаляются за пределы зоны резания, и объем удаления уменьшается с ростом времени обработки, сделан вывод о причине изменения состояния поверхности инструмента. Оставленный шлам и грязь меняет топографию поверхности, в результате чего температура в зоне резания повышается до критических величин.Показано, что использование инструментов с циклической подачей позволяет частично улучшить условия обработки материала, что актуально для реализации процессов кольцевого алмазного сверления, обработки алмазным полотном. Доказано, что изменение участков алмазоносного слоя уменьшает явление налипания частиц грязи на поверхность рабочего инструмента. Таким образом, инструмент дольше остается
Представлені результати теоретико-експериментальних досліджень, направлених на установлення особливостей мікрорізання абразивними зернами, що характеризується активним виділенням шламу та пилових частинок. Частинки шламу частково видаляються із зони взаємодії, а частково змінюють поверхні інструменту та оброблюваної заготовки із вуглецевих композиційних матеріалів, зокрема, вуглець-вуглецевої та вуглець-полімерної груп.Володіючи комплексом унікальних фізико-механічних властивостей, останні знаходять застосування у високотехнологічному виробництві, водночас композити все ще залишаються важкооброблюваними матеріалами. Максимально проблеми виявляються при виконанні різних отворів, уступів, при вирізці вікон, обробленні крайок.Дослідженням показано, що явище пило- та шламоутворення при абразивній обробці вуглецевих порожнистих композитів та пластиків уявляється наслідком ковзного руйнування та циклічного роззміцнення поверхневого порожнистого шару, який виявляє квазікрихкі властивості під дією швидкорухомих мікроінденторів. При цьому виявлена обумовленість середніх розмірів частинок шламу нормальними напруженнями в зоні різання та величиною виступання алмазних зерен над різальною поверхнею інструмента.Оскільки встановлено, що частинки, які утворюються при різанні, лише частково видаляються за межі зони різання, і обсяг видалення зменшується зі зростанням часу обробки, зроблено висновок про причину зміни стану поверхні інструменту. Залишений шлам і бруд змінює топографію поверхні, внаслідок чого температура в зоні різання підвищується до критичних величин.Показано, що використання інструментів із циклічною подачею дозволяє частково поліпшити умови обробки матеріалу, що є актуальним для реалізації процесів кільцевого алмазного свердлування, обробки алмазним полотном. Доведено, що зміна ділянок алмазоносного шару зменшує явище налипання частинок бруду на поверхню робочого інструменту. Таким чином, інструмент довше залишається без забруднень і процес оброблення здійснюється