Сучасне промислове виробництво характеризується застосуванням різноманітних полімерних композиційних матеріалів, зокрема вуглепластиків, що поєднують в собі такі властивості як висока міцність і жорсткість, низька щільність, стійкість до радіації, хімічна інертність і ін.

Свердління використовується для отримання монтажних, попередніх, технологічних і контрольних отворів. Складнощі при обробці отворів у вуглепластиках визначаються їх фізико - механічними характеристиками, а саме, схильністю до розшарування, високою твердістю, пружністю і абразивністю, анізотропією властивостей, низькою теплопровідністю і ін. Це призводить до сильного зношування інструментів, низької точності отворів і, як наслідок, вимагає додаткових операцій обробки і веде до підвищення вартості обробки. Тому прогнозування якості оброблених отворів на етапі проектування є актуальним завданням і має практичну цінність.

При свердлінні отворів у вуглепластиках виникає ряд дефектів, таких як розшарування матеріалу на вході і виході свердла, ворсистість, викришування кромок отворів, висока шорсткість, деструкція поверхневого шару, прижоги і ін. Розшарування є найбільш небезпечним дефектом, тому що не усувається подальшою обробкою і обмежує застосування оброблюваних деталей.

У роботі з використанням аналітичної моделі міжшарового руйнування [1] досліджується глибина початку розшарування на виході інструменту при обробці вуглепластиків твердосплавними свердлами.

Аналіз залежності глибини початку розшарування показав, що її величина залежить від властивостей оброблюваного матеріалу і осьової сили різання Ро. Збільшення осьової сили Ро веде до збільшення глибини початку розшарування. На осьову силу впливають такі основні фактори: оброблюваний материал; діаметр свердла; подача; геометричні параметри свердла; зношування свердла по задній поверхні. Аналіз графічних залежностей показав, що найбільший вплив на осьову силу Ро надають подача s, кут при вершині свердла 2φ і величина фаски зносу свердла hз, збільшення яких призводить до збільшення осьової сили Ро і, отже, глибини початку розшарування. Збільшення переднього γ і заднього α кутів при обраній подачі незначно зменшує глибину початку розшарування.

Проведені дослідження і аналітичні залежності, наведені в роботі [1], дозволяють для обраної конструкції свердла визначати подачу, швидкість, шорсткість отвору і глибину початку розшарування при заданих глибині початку розшарування або подачі.

Розглянемо вибір режимів свердління епоксидного односпрямованого вуглепластика марки Т300 / 5208 (щільність 1600 кг/м³, поздовжній модуль пружності E = 181 ГПа, коефіцієнт Пуассона v = 0.28, критична енергія тріщиноутворення G12 = 250 Дж/м²).

Свердління заготовки товщиною 20 мм здійснюється свердлом з твердого сплаву ВК6 з подвійним заточуванням ДПЛ [2] діаметром 8 мм на повну глибину поперек армуючих волокон. Геометричні параметри свердла: кут при вершині свердла - 2φ = 90°; 120°; передній кут - γ = 10°; задній кут - α = 20°. Знос по задній поверхні не більше hз ≤ 0,15 мм, стійкість інструменту Т = 60 хв. Свердління здійснюється без застосування мастильно-охолоджувальної рідини. Шорсткість готового отвору Rz = 20..40 мкм. Глибина початку розшарування не більше 0,5 мм.

Значення постійної, показників ступеня і коефіцієнти для осьової сили, швидкості і шорсткості за даними [2] такі: Сz = 79,8; m = 1,02; n = 0,85; Kzh = 1,87; Kzφ = 1; Kzα = 1; Kzγ = 1; Сr = 11,6; mr = -0,42; pr = 1,78; nr = 49,8; Сv = 19,6; mv = 1,34; pv = 0,11; nv = 0,96; Kv = 1,584.

Для ділянки з кутом при вершині 2φ = 90° і глибині початку розшарування h=0,5 мм отримані такі параметри: s = 0.371 мм/об, V = 0.42 м/с, Rz = 44.1 мкм, Ро = 401,9 н/м. Розрахункове значення подачі виходить за інтервал значень s = 0.2-0.3мм/об, що рекомендуються, а шорсткість перевищує потрібне значення, тому визначаємо параметри процесу в рекомендованому інтервалі подач: s = 0.2-0.3мм/об, V = 0.51-076 м/с, Rz = 35-40 мкм, Ро = 237,6-335,4 н/м, h = 0.35- 0.44 мм.

Для ділянки з кутом при вершині 2φ = 120° в рекомендованому інтервалі подач отримані параметри: s = 0.2-0.3 мм/об, V = 0.51-076 м/с, Rz = 35-40 мкм, Ро = 633,7-894, 5 н/м, h = 0.68-0.85 мм.