Анотація до роботи:

Літвиненко М.В. Підвищення функціональних та експлуатаційних характеристик оптичних полістирольних виробів, отриманих фрезеруванням – Рукопис.

Дисертація на здобувача ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.03.01 – процеси механічної обробки, верстати й інструменти. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2004.

Дисертація присвячена рішенню науково-технічної задачі забезпечення потрібних параметрів макро- і мікрогеометрії поверхні, стану поверхневого шару оптичних полістирольних виробів, шляхом призначення раціональних умов фрезерування внутрішніх та зовнішніх поверхонь, що забезпечують високі експлуатаційні властивості. Визначено особливості зносу дрібнорозмірного різального інструменту зі швидкорізальної сталі при фрезеруванні канавок. Розроблено методику контролю й ефективної оцінки якості поверхні оптичних полімерних виробів, що базується на теорії імовірностей. Застосування даної методики дозволяє безпомилково визначити функціональну придатність оптичного виробу. У роботі представлені отримані вперше результати дослідження величини зміненого шару оптичних полістирольних виробів після механічної обробки.

На основі результатів досліджень і виробничої перевірки розроблені рекомендації з покращення процеса механічної обробки оптичних полістирольних виробів “Tile”. Це забезпечило підвищення стійкості дрібнорозмірного інструменту, одержання потрібної якості поверхневого шару, дозволило створити вироби з високими функціональними та експлуатаційними властивостями.

У роботі вирішена актуальна науково-технічна задача одержання конкурентноздатних оптичних полістирольних виробів “Tile” шляхом призначення раціональних умов процесу фрезерування, що забезпечують високі функціональні та експлуатаційні характеристики.

У ході проведених досліджень одержані наступні результати:

– На основі вимог, пропонованих до якості внутрішньої поверхні канавок, установлена величина припустимого зносу дрібнорозмірних кінцевих фрез зі швидкорізальної сталі h_з= 0,20,25 мм. Збільшення зносу приводить до значного росту шорсткості обробленої поверхні, а також до підвищення головної складової сили P_z, що веде до зниження міцності інструменту.

– Установлено, що стійкість дрібнорозмірного різального інструменту зі швидкорізальної сталі та інтенсивність його зношування при фрезеруванні складнопрофільних канавок полістирольних виробів обумовлені контактною взаємодією між інструментом і оброблюваним матеріалом. Унаслідок фізико- хімічних перетворень, які протікають у стиснутих умовах різання, вільний водень, що утворився, адсорбується поверхнею металу при температурі 60– С, приводячи до окрихкування кромок різального інструменту, в результаті цього істотно знижується його працездатність.

– На основі проведених досліджень установлено, що найбільш значущим фактором, який впливає на точність готових виробів, є пружне відновлення полімерного матеріалу (_пр). Вивчено вплив на _пр подачі, яка визначає співвідношення між температурою, площею перетину зрізу і силою різання. Експериментально встановлено, що величина _пр із збільшенням подачі спочатку зменшується, досягаючи мінімуму (10-20 мкм) в інтервалі подач 0,020,03 мм/зуб, а потім інтенсивно зростає.

– Розроблено методику контролю й ефективної оцінки мікрогеометрії поверхні оптичних полімерних виробів. Запропонована методика дозволяє

Рис. 9. Алгоритм забезпечення якості поверхні, функціональних та експлуатаційних характеристик оптичних полістирольних виробів

комплексно оцінити мікрогеометричний профіль поверхонь оптичних виробів з погляду їхнього функціонального призначення. При такому підході поряд з сновними стандартними висотними і кроковими параметрами, які характеризують шорсткість поверхні, враховується форма і розташування нерівностей, що можуть приводити до порушення внутрішнього відображення поверхонь оптичних виробів за рахунок розсіювання світлового пучка і зниження світлового виходу оптичних полімерів.

– Установлено, що параметри якості внутрішньої поверхні канавки під світловод мають відмінний від плоских зовнішніх поверхонь механізм впливу на характеристики світлозбору. Експериментально визначена оптимальна величина шорсткості робочих поверхонь канавки, що забезпечує заданий коефіцієнт внутрішнього відображення.

– Для оцінки величини зміненого шару оптичних полімерних виробів після механічної обробки запропоновано використовувати підхід, заснований на пошаровому вимірі мікротвердості. Установлено вплив величини зміненого шару на довгострокову стабільність функціональних характеристик оптичних виробів, що дозволяє прогнозувати експлуатаційні характеристики при різних умовах фрезерування.

– У результаті проведених досліджень установлено, що по сукупності всіх показників найбільш надійним технологічним процесом механічної обробки оптичних виробів “Tile” є алмазне фрезерування, яке забезпечує потрібну якість поверхні: формується стабільна поверхнева структура (R_a~ 0,06 мкм, h= 0,19) і мінімальна величина зміненого шару (0,015 мм). Це гарантуює високу експлуатаційну надійність.

– Розроблено модель забезпечення рівня якості поверхонь та експлуатаційних характеристик оптичних полістирольних виробів, що дозволяє визначити раціональні умови процесу фрезерування зовнішньої і внутрішньої поверхонь.

Упровадження результатів роботи на виробництві плоских полістирольних виробів дозволило забезпечити підвищення якості поверхневого шару плоских сцинтиляційних виробів “Tile” і в 22,4 рази збільшити продуктивність їх обробки.

Основні результати дисертації опубліковані в наступних публікаціях:

1. Особенности формирования микрогеометрии крупногабаритных оптических полимеров / Верезуб Н.В., Литвиненко М.В., Мазманишвили А.С., Сенчишин В.Г., Кундрак Я. // Вестник национального технического университета “Киевский политехнический институт”. – Киев: НТУУ “КПИ”. – 2001. – Вып. 41. – С. 47-50.

Здобувачем виявлено властивості формування мікрогеометрії великогабаритних оптичних полімерних виробів.

2. Литвиненко М.В., Сенчишин В.Г., Верезуб Н.В. Исследование явления упругого восстановления при резание полимеров концевыми фрезами // Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: ХГПУ. – 2001. – Вып. 59. – С. 153-157.

Здобувачем отримано результати впливу діаметру фрези і величини подачі на пружне відновлення полімерного матеріалу при нарізуванні дрібнорозмірної канавки під світловод кінцевими фрезами.

3. Алгоритм управления и контроля микрогеометрии оптических полимеров / Чернышев А.А., Литвиненко М.В., Сидоренко А.Ю., Верезуб Н.В. // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”.– Харків: НТУ “ХПІ”. – 2002. – № 9, т.11. – С. 108-112.

Здобувачем запропонована методика оцінки якості поверхні оптичних полімерних виробів, що дозволяє комплексно оцінити мікрогеометричний профіль поверхні оптичних виробів з погляду їхнього функціонального призначення.

4. Литвиненко М.В. Зависимость эксплуатационных характеристик полимерных изделий от параметров микрогеометрии // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”.– Харків: НТУ “ХПІ”. – 2002. – № 9, т.11. – С. 19-23.

5. Технология производства изделий типа “Tile” / Верезуб Н.В., Литвиненко М.В., Чернышев А.А., Сенчишин В.Г. // Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: НТУ “ХПИ”. – 2002. – Вып. 63. –
С. 9-21.

У статті використані отримані автором результати дослідження процесу фрезерування зовнішньої і внутрішньої поверхні оптичних полімерних виробів.

6. Provision of required functional characteristics for “Tile” type articles at machining / Senchishin V.G., Verezub N.V., Litvinenko M.V., Chernyshov A.A. // Functional Materials. – Kharkiv: Institute for single crystals National academy of sciences of Ukraine.– 2002. – Vol.9(4). – Р. 756-761.

У статті використані отримані здобувачем нові залежності параметрів якості від процесу фрезерування.

7. Литвиненко М.В. Физическая природа изнашивания режущего инструмента из быстрорежущей стали при обработке оптических изделий // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2003. – № 9, т.1. – С. 29-34.