«Підвищення якості виготовлення пресформ при обробці на верстаті з ЧПК»

Шацьких, Олександр Андрійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9190

Title:	«Підвищення якості виготовлення пресформ при обробці на верстаті з ЧПК»
Authors:	Лега, Андрій Юрійович Шацьких, Олександр Андрійович
Keywords:	Виготовлення пресформ
Issue Date:	2024
Abstract:	Тема кваліфікаційної роботи магістра: «Підвищення якості виготовлення пресформ при обробці на верстаті з ЧПК» Виконавець: студент групи мТМ-32 Шацьких Олександр Андрійович. Керівник: к.і.н, доцент Лега Андрій Юрійович. Кваліфікаційна робота містить 90 сторінок формату А4, 42 рисунки, 22 таблиці, 70 літературних джерел. У сучасному машинобудуванні значну увагу приділяють підвищенню довговічності прес-форм для лиття виробів із полімерних композиційних матеріалів. Основною проблемою є інтенсивний знос формоутворювальних поверхонь через абразивний вплив наповнювачів у розплаві. Це призводить до збільшення витрат на ремонт та виготовлення прес-форм, а також до зниження якості готових виробів.Оптимізація процесу фрезерної обробки на верстатах із ЧПК шляхом раціонального формування макрорельєфу дозволить зменшити знос, покращити рівномірність заповнення порожнин прес-форм та підвищити їх експлуатаційні характеристики. Це сприятиме підвищенню ефективності виробництва та зниженню собівартості виготовлення деталей, що робить дослідження актуальним як з наукової, так і з практичної точки зору. Структура роботи: Розділ 1: присвячений аналізу сучасного стану та проблем, що виникають під час виготовлення та експлуатації формоутворювальних поверхонь прес-форм із загартованих сталей. Розділ 2: присвячений моделюванню впливу процесу формування макрорельєфу на формоутворювальних поверхнях прес-форм та його впливу на експлуатаційні характеристики. Розділ 3: присвячений дослідженням впливу раціональної траєкторії фрезерування на якість і зносостійкість прес-форм. В розділі 4 розглянуто вимоги охорони праці під час виконання робіт на металообробних верстатах фрезерної групи.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9190
Appears in Collections:	131 Прикладна механіка (Технології машинобудування)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Шацьких.pdf Restricted Access		2.52 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв

До захисту допущено:
Завідувач кафедри ТОМВ
____________Георгій КАНАШЕВИЧ
«_____»_____________2024р.

Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи магістра

на тему: «Підвищення якості виготовлення пресформ при обробці на верстаті з
ЧПК»

Виконав: здобувач 2 курсу, групи мТМ-32
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Технології машинобудування»
Шацьких Олександр Андрійович
Керівник: к.і.н., доцент Лега Андрій Юрійович
Рецензент: Інженер-технолог ТОВ «Юджин ЛТД»
м.Черкаси
Майстренко Вікторія Олександрівна

Черкаси 2024 р.
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
Освітній рівень магістерський.
Спеціальність 131 «Прикладна механіка».
Освітня програма «Технології машинобудування»

ЗАТВЕРДЖУЮ:
Завідувач кафедри ТОМВ
Георгій КАНАШЕВИЧ
« » ____________2024р.

ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу магістра

_Шацьких Олександру Андрійовичу_
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи «Підвищення якості виготовлення пресформ при обробці на
верстаті з ЧПК».
Керівник роботи Лега Андрій Юрійович, к.і.н., доцент
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджена наказом Черкаського державного технологічного університету від
«16» вересня 2024р. №272/04
2. Термін подання здобувачем роботи 26. 11. 2024 р.
3. Вихідні дані до роботи: Конструкторсько-технологічна документація на
пресформи для лиття виробів із полімерних композиційних матеріалів,
включаючи креслення, 3D-моделі та специфікації матеріалів; Завдання до
розділу охорона праці та безпека у НС
4. Зміст пояснювальної записки: Аналіз стану питання; Аналіз літератури
щодо розробки методів управління фрезеруванням на верстатах із ЧПК для
підвищення якості формоутворювальних поверхонь прес-форм; Моделювання
впливу процесу формування макрорельєфу на формоутворювальних поверхнях;
Проведення вимірювань шорсткості, зносу та продуктивності технологічного
циклу лиття; Результати досліджень впливу застосування раціональної
траєкторії фрезерування на якість і зносостійкість прес-форм; Охорона праці
та безпека у НС
5. Перелік графічного матеріал(з точним зазначенням обов’язкових
креслеників, плакатів, презентацій тощо Тема, мета, задачі, об’єкт
дослідження, предмет дослідження; Техніко-економічні показники способів
формування виробів із ПКМ; Візуалізація результатів розрахунку часу
заповнення. Хімічний склад досліджуваних матеріалів; Обладнання;
Залежності макрорельєфу обробленої поверхні; Моделювання деталі
«Заглушка»; Литтєві прес-форми, оброблені в ході досліджень; Результати
вимірювання зносу формоутворювальної поверхні; Охорона праці та безпека у
НС; Загальні висновки
6. Керівники з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх стосується
Прізвище, ініціали та посада Підпис, дата
Розділ
консультанта завдання видав завдання прийняв
Розділ 1-3 Лега Андрій Юрійович
Розділ 4 Цікановський Володимир Леонідович

7. Дата видачі завдання 16.09.2024 р.
Календарний план
№ Назва етапів дипломного Строк
Примітка
з/п роботи виконання етапів роботи
1 Збір інформації для написання КРМ 16.04. - 01.10.2024
2 Написання І розділу КРМ 02.10.-15.10.2024
3 Написання ІІ розділу КРМ 16.10 – 24.10.2024
4 Написання ІІІ розділу КРМ 25.10 – 2.11.2024
5 Написання розділу з охорони праці 3.11 – 9.11.2024
6 Оформлення пояснювальної записки 10.11 – 25.11.2024
7 Оформлення графічної документації 26.11 – 04.12.2024
8 Захист роботи 20.01.-21.01.2025р.

Здобувач ___________ Олександр ШАЦЬКИХ
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ

Керівник ___________ ___Андрій ЛЕГА__
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ

4
АНОТАЦІЯ
Тема кваліфікаційної роботи магістра: «Підвищення якості виготовлення
пресформ при обробці на верстаті з ЧПК»
Виконавець: студент групи мТМ-32 Шацьких Олександр Андрійович.
Керівник: к.і.н, доцент Лега Андрій Юрійович.
Кваліфікаційна робота містить 90 сторінок формату А4, 42 рисунки, 22
таблиці, 70 літературних джерел.
У сучасному машинобудуванні значну увагу приділяють підвищенню
довговічності прес-форм для лиття виробів із полімерних композиційних
матеріалів. Основною проблемою є інтенсивний знос формоутворювальних
поверхонь через абразивний вплив наповнювачів у розплаві. Це призводить до
збільшення витрат на ремонт та виготовлення прес-форм, а також до зниження
якості готових виробів.Оптимізація процесу фрезерної обробки на верстатах із
ЧПК шляхом раціонального формування макрорельєфу дозволить зменшити знос,
покращити рівномірність заповнення порожнин прес-форм та підвищити їх
експлуатаційні характеристики. Це сприятиме підвищенню ефективності
виробництва та зниженню собівартості виготовлення деталей, що робить
дослідження актуальним як з наукової, так і з практичної точки зору.
Структура роботи:
Розділ 1: присвячений аналізу сучасного стану та проблем, що виникають під
час виготовлення та експлуатації формоутворювальних поверхонь прес-форм із
загартованих сталей.
Розділ 2: присвячений моделюванню впливу процесу формування
макрорельєфу на формоутворювальних поверхнях прес-форм та його впливу на
експлуатаційні характеристики.
Розділ 3: присвячений дослідженням впливу раціональної траєкторії
фрезерування на якість і зносостійкість прес-форм.
В розділі 4 розглянуто вимоги охорони праці під час виконання робіт на
металообробних верстатах фрезерної групи.

5
ABSTRACT
Master's Qualification Work Topic: " Improving the quality of mold manufacturing
when machining on a CNC machine tool"
Performer: Student of Group mTM-32, Olexandr Shatskyh
Supervisor: PhD in History, Associate Professor, Andrii Leha.
The qualification work consists of 90 A4 pages, 42 figures, 22 tables, and 70
references.
In modern mechanical engineering, significant attention is paid to increasing the
durability of molds used for casting products from polymer composite materials. The
main issue is the intensive wear of forming surfaces due to the abrasive impact of fillers
in the melt. This leads to higher costs for mold repair and manufacturing as well as a
decrease in the quality of finished products.
Optimizing the milling process on CNC machines by rationally forming the
macrorelief will reduce wear, improve the uniformity of cavity filling, and enhance the
operational characteristics of molds. This will contribute to increased production
efficiency and reduced manufacturing costs, making the research relevant both
scientifically and practically.
Structure of the Work:
Chapter 1: Dedicated to analyzing the current state and challenges in the
manufacturing and operation of forming surfaces of molds made of hardened steels.
Chapter 2: Focuses on modeling the influence of macrorelief formation on the
forming surfaces of molds and its impact on operational characteristics.
Chapter 3: Investigates the effect of an optimized milling trajectory on the quality
and wear resistance of molds.
Chapter 4: Reviews occupational safety requirements when working on metal-
cutting machines of the milling group..
6
Зміст
Вступ ................................................................................................................................. 8
РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СТАНУ ПИТАННЯ ................................................................. 11
1.1 Конструкторсько-технологічні вимоги до виготовлення прес-форм для лиття
виробів із полімерних композиційних матеріалів ..................................................... 11
1.2 Аналіз проблем, що виникають під час виготовлення та експлуатації
формоутворювальних поверхонь прес-форм із загартованих сталей ...................... 15
1.3 Аналіз літератури щодо розробки методів управління фрезеруванням на
верстатах із ЧПК для підвищення якості формоутворювальних поверхонь прес-
форм ................................................................................................................................ 19
1.4 Аналіз досвіду підвищення зносостійості і показників якості при
виготовленні деталей прес-форм ................................................................................. 21
Висновок до розділу 1............................................................................................... 26
РОЗДІЛ 2 МОДЕЛЮВАННЯ ВПЛИВУ ПРОЦЕСУ ФОРМУВАННЯ
МАКРОРЕЛЬЄФУ НА ФОРМОУТВОРЮВАЛЬНИХ ПОВЕРХНЯХ .................... 28
2.1. Обґрунтування впливу макрорельєфу на формоутворювальних поверхнях за
висотою та напрямком на якість і зносостійкість обробленої поверхні методом
профільного фрезерування кінцевими сферичними фрезами .................................. 28
2.2 Матеріали та зразки для проведення досліджень ........................................ 33
2.3 Вибір обладнання, інструменту для досліджень ......................................... 37
2.4 Проведення вимірювань шорсткості, зносу та продуктивності
технологічного циклу лиття ......................................................................................... 42
Висновки до розділу 2 .............................................................................................. 45
РОЗДІЛ 3 РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ВПЛИВУ ЗАСТОСУВАННЯ
РАЦІОНАЛЬНОЇ ТРАЄКТОРІЇ ФРЕЗЕРУВАННЯ НА ЯКІСТЬ І
ЗНОСОСТІЙКІСТЬ ПРЕС-ФОРМ .............................................................................. 47
3.1 Результати досліджень щодо встановлення функціональних взаємозв’язків
......................................................................................................................................... 47
3.2 Проєктування виробів прес-форм і керуючих програм ЧПК на прикладі деталі
«Заглушка» ..................................................................................................................... 50

7
3.3 Результати застосування технології програмування фрезерної обробки
формоутворювальних поверхонь залежно від напрямку руху розплаву в різних
порожнинах прес-форм ................................................................................................. 55
3.4 Результати впливу технології спрямованого формування макрорельєфу на
формоутворювальних поверхнях при фрезеруванні на якість, продуктивність та
зносостійкість прес-форм ............................................................................................. 60
Висновок до розділу 3............................................................................................... 69
Розділ 4 Охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях ............................. 71
4.1 Вимоги охорони праці під час виконання робіт на металообробних верстатах
фрезерної групи ............................................................................................................. 71
4.2 Вимоги охорони праці для оператора верстатів з ЧПК .................................. 74
Загальні висновки ...................................................................................................... 82
Список використаної літератури ................................................................................. 84

8
Вступ
У сучасних умовах створення наукоємної продукції дедалі частіше пов’язане
з органічними матеріалами, основою яких є полімери – синтетичні або природні
високомолекулярні сполуки. Для відповідності вимогам, які висуваються до
виробів у машинобудуванні, до таких високомолекулярних сполук додають
армувальні волокна, що покращують фізико-механічні та експлуатаційні
властивості полімерних композиційних матеріалів (ПКМ). Використання деталей
із ПКМ пов’язане з тим, що такі матеріали мають унікальне поєднання
характеристик і властивостей. Зростання кількості застосовуваних деталей із ПКМ
у таких галузях промисловості, як військова промисловість, транспорт,
авіабудування, приладобудування, радіотехніка, електроніка, будівництво,
медицина тощо, свідчить про перспективність досліджень обладнання,
інструментів і процесів, що застосовуються у виготовленні виробів із ПКМ.
Тенденція до використання деталей із ПКМ для зниження енергетичних
витрат і виробничих ресурсів збільшує номенклатуру деталей складної
геометричної форми. Отримання готового продукту з ПКМ супроводжується
складним процесом технологічної підготовки виробництва, і чим складніша
геометрія деталі, тим складніше створити формоутворювальну оснастку для таких
деталей. Стрімкий розвиток машинобудівного виробництва і постійне підвищення
якості виготовлюваної продукції сприяють зростанню вимог до спеціалізованої
формоутворювальної оснастки. У сучасному машинобудуванні одним із
найперспективніших у світовій практиці й економічних способів серійного та
масового виробництва деталей із ПКМ є лиття під тиском у ливарні прес-форми,
виготовлені із загартованих сталей. Використання цього способу дає змогу
отримувати геометрично складні вироби високої точності та якості. Однак широке
застосування цієї високоефективної технології лиття деталей із ПКМ стримується
через проблеми підвищеного абразивного зношування формоутворювальних
поверхонь прес-форм твердими частинками скла або вуглеволокна, що входять до
складу розплаву для підвищення міцності ПКМ і рухаються в момент заповнення
прес-форми з великою швидкістю та під високим тиском.

9
Вплив абразивного зношування на формоутворювальні поверхні прес-форми
призводить до збільшення частоти ремонтів і погіршення якості виготовлюваних
виробів. Через це виготовлення прес-форм і обробка формоутворювальних
поверхонь мають важливе значення для машинобудівної галузі.
Прес-форма накладає певні обмеження на конструкцію деталей. Наявність у
деталях негативних кутів, різних отворів складної форми та піднутрень ускладнює
конструкцію прес-форми. Присутність у прес-формі різних конструктивних
елементів у вигляді рухомих і нерухомих формоутворювальних деталей, таких як
вставка, пуансон, матриця та інші, ускладнює експлуатацію прес-форм і впливає на
їх зносостійкість. У процесі технологічного циклу лиття армований волокном
розплав у вигляді ПКМ рухається в порожнинах прес-форм, інтенсивно зношуючи
формоутворювальні поверхні.
Досвід у сфері розробки та виготовлення геометрично складної
формоутворювальної оснастки показує, що виробництво такої оснастки, а саме
формоутворювальних деталей, найчастіше значно перевищує трудомісткість
проєктування та виготовлення кінцевого виробу. Таким чином, завдання
підвищення зносостійкості прес-форм є актуальним і має як наукове, так і
практичне значення.
Метою роботи є технологічне забезпечення підвищення зносостійкості прес-
форм шляхом формування висоти та напрямку макрорельєфу на
формоутворювальних поверхнях через програмування траєкторії обробки
сферичними монолітними фрезами на верстатах із ЧПК.
Для досягнення цієї мети поставлено такі завдання:
1. Проаналізувати причини підвищеного зносу формоутворювальних
поверхонь прес-форм із загартованих сталей, обґрунтувати вплив параметрів
макрорельєфу, сформованого під час фрезерування кінцевими фрезами, на
зносостійкість і час заповнення різних порожнин складних просторових прес-форм.
2. На основі математичного моделювання формування макрорельєфу під час
фрезерування оцінити його вплив на час заповнення порожнин прес-форм.
Розрахувати та обґрунтувати найраціональнішу траєкторію руху фрези залежно від

10
розмірів і геометричних параметрів деталей прес-форм із метою формування
макрорельєфу, що забезпечує мінімальні опір потоку розплаву, знос
формоутворювальних поверхонь, рівномірну швидкість заповнення прес-форми та
охолодження виробів.
3. Провести порівняльні дослідження в для встановлення впливу напрямку та
висоти макрорельєфу, сформованого внаслідок траєкторії руху фрези під час
фрезерування, на величину зносу формоутворювальних поверхонь у процесі
виготовлення деталей із композиційних матеріалів, а також часу заповнення прес-
форм, виготовлених за серійною заводською технологією, і прес-форм, створених
за новою технологією спрямованого формування раціонального макрорельєфу.
4. Провести дослідження та отримати емпіричні математичні моделі
залежності величини макрорельєфу, шорсткості обробленої поверхні, часу
заповнення порожнин прес-форм від параметрів формоутворювальних поверхонь і
режимів різання.
5. Проаналізувати алгоритм підготовки керуючих програм фрезерування для
верстатів із ЧПК з урахуванням забезпечення раціонального макрорельєфу на
профільних формоутворювальних поверхнях прес-форм за заданим напрямом
траєкторії фрезерування.
Об’єкт дослідження: процес утворення макрорельєфу, що формується на
формоутворювальних поверхнях прес-форми.
Предмет дослідження: закономірності впливу висоти та напрямку
макрорельєфу на формоутворювальних поверхнях у різних порожнинах прес-форм
різних розмірів на знос і час заповнення прес-форм.

11
РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СТАНУ ПИТАННЯ
1.1 Конструкторсько-технологічні вимоги до виготовлення прес-форм
для лиття виробів із полімерних композиційних матеріалів
Сучасне машинобудування у всіх галузях промисловості пов’язане із
використанням деталей складної геометричної форми з криволінійними
поверхнями. Такі деталі, часто маючи велику масу при високій металоємності,
призводять до підвищених вібрацій і рівня шуму під час експлуатації, а також не
відповідають екологічним вимогам під час виробництва. Перспективним напрямом
є заміна матеріалів геометрично складних деталей на ПКМ, що дозволяє підвищити
якість і продуктивність виготовлюваної продукції, знизити матеріалоємність і
собівартість, підвищуючи конкурентоспроможність підприємств у сучасних
умовах [16; 28; 38].
На сьогодні спостерігається стійке зростання обсягів виробництва виробів із
ПКМ. У машинобудуванні постійно відкриваються нові ніші для застосування
ПКМ (таблиця 1.1) [18]: виготовлення втулок, підшипників, напрямних і
вкладишів, шківів, блоків, коліс і роликів із матеріалів антифрикційного
призначення, виробництво корпусів, кронштейнів, маточин із матеріалів із
підвищеними вимогами до міцності, а також шестерень, зірочок і черв’ячних коліс
із вібростійких матеріалів [22; 35].
Як правило, під час конструювання виробів перед технологом стоїть складне
завдання вибору з величезної номенклатури матеріалів того, який найбільш повно
відповідав би необхідним вимогам. Часто головним конкурентом сталей і сплавів
у машинобудуванні є ПКМ, оскільки вони мають низку беззаперечних переваг як
за експлуатаційними, так і за економічними показниками. Можливість
виготовлення деталей із ПКМ дозволяє отримувати вироби із заданими фізико-
механічними та експлуатаційними властивостями. Такі деталі часто виробляються
з більшою продуктивністю, мають порівняно меншу масу та менші енерговитрати,
що дає відчутний економічний ефект.
Таблиця 1.1 – Галузі застосування ПКМ у машинобудуванні

12
Матеріал Область застосування
ПКМ на основі термопластичних зв’язуючих
Поліетилен високої та Заглушки, декоративні елементи, шланги, кришки,
низької щільності труби, прокладки, фурнітура
Фторопласт Ущільнювачі, арматура, підшипники
Полівінілхлорид Труби, шланги, прокладки, ущільнювачі
Полікарбонат Деталі світлотехнічних приладів
Поліамід Шестерні, підшипники, муфти
Поліпропілен Корпуси, декоративні елементи
ПКМ на основі термореактивних зв’язуючих
Фенопласти Корпусні деталі, гвинти, навігаційне обладнання
Амінопласти Електротехнічні вироби
Склопластики Корпусні деталі
Органопластики Корпусні деталі авіабудування
Вуглепластики Вироби широкого призначення
Боропластики Силові конструкції
Технологій виробництва деталей із ПКМ існує безліч. У процесі аналізу
технологій було виділено декілька техніко-економічних показників способів
формування деталей із ПКМ (таблиця 1.2), яким були виставлені оцінки від 1 до 10.
Обраний спосіб формування деталей із ПКМ – лиття під тиском, застосування
якого повністю відповідає вимогам, що висуваються до виробництва таких виробів
для машинобудування [64; 14; 18; 11]. Використання цього способу
характеризується високою продуктивністю отримання виробів із ПКМ, високою
якістю, скороченням виробничих площ для виготовлення деталей, а також знижує
вимоги до кваліфікації робітників, що позитивно впливає на собівартість
отриманих деталей.
Таблиця 1.2 – Техніко-економічні показники способів формування виробів із
ПКМ.

13

Лиття під тиском дозволяє отримувати деталі серійно, причому готовий виріб
часто не потребує додаткової механічної обробки. Низька густина ПКМ надає
додаткові переваги, оскільки тенденція розвитку машинобудування
характеризується боротьбою за зменшення маси деталей із одночасним
підвищенням їхньої міцності.
Однією з вагомих переваг для різних галузей машинобудування є можливість
виготовлення деталей із ПКМ із використанням барвників, що дозволяє
отримувати вироби різних кольорів. Також для деталей із ПКМ існують різні
добавки, які можуть підвищувати фізико-механічні властивості полімерного
матеріалу, а отже, і експлуатаційні властивості виробів із ПКМ.
Розвиток машинобудування характеризується постійною зміною
номенклатури застосовуваних деталей складної криволінійної форми та
підвищенням вимог до точності й якості. Таким чином, використання виробів із
ПКМ, що мають унікальні хімічні й фізико-механічні властивості, при низькому

14
споживанні енергії для їх виготовлення робить актуальним завдання підвищення
якості та зносостійкості прес-форм.
Визначено типові конструкції, проаналізовано вимоги до застосовуваних
матеріалів і їхньої твердості на робочих частинах прес-форми (таблиця 1.3), а також
технічні вимоги до поверхонь прес-форм (таблиця 1.4) [36; 38; 39; 40; 43].
Основними формоутворювальними частинами прес-форми є матриця, пуансон і
вставки різних конфігурацій. Як правило, матриця формує зовнішню геометрію
виробу, а пуансон – внутрішню. Вставки в матрицю та пуансон застосовуються у
разі, якщо їхня окрема обробка є технологічно доцільною. Варто пам’ятати, що
кожна прес-форма має певні особливості, які залежать від розміру, складності
геометричної форми, матеріалу, з якого та для якого виготовляється прес-форма, а
також можливостей обробки на виробничому обладнанні.
Збільшення номенклатури виробів із ПКМ складної криволінійної форми в
різних галузях машинобудування веде до ускладнення поверхонь
формоутворювальних деталей прес-форм, що впливає на трудомісткість
формування поверхонь прес-форм під час фрезерування на багатофункціональних
верстатах із ЧПК. Рішення завдання підвищення якості поверхні, скорочення часу
механічної обробки формоутворювальних поверхонь прес-форм на верстатах із
ЧПК має важливе теоретичне й практичне значення та є пріоритетним напрямом
дослідження.
Таблиця 1.3 – Технічні вимоги до робочих частин прес-форм

Таблиця 1.4 – Технічні вимоги до поверхонь прес-форм

15

Точність виконання та складання прес-форм повинна бути високою і не
допускати зміщення формоутворювальних поверхонь одна відносно одної по
площині роз’єму. Це важливо, оскільки в разі зміщення зазвичай утворюється
облой деталі, що призводить до додаткових операцій механічної обробки після
формування виробу. Такі операції збільшують трудомісткість виготовлення виробу
та впливають на його собівартість.
Збільшення безвідмовного напрацювання, встановленого ресурсу та
зменшення кількості планових і капітальних ремонтів є актуальним завданням.
Його вирішення досягається шляхом підвищення якості формоутворювальних
поверхонь і зносостійкості литтєвих прес-форм.
1.2 Аналіз проблем, що виникають під час виготовлення та експлуатації
формоутворювальних поверхонь прес-форм із загартованих сталей
У результаті вимог до матеріалів і твердості робочих частин прес-форм, а
також технічних вимог до поверхонь виникають труднощі під час чистової
механічної та електроерозійної обробки. Висока твердість формоутворювальних
деталей до 61 HRC, низькі показники шорсткості Rа ≤ 0,4 мкм і висока точність
виготовлених деталей висувають підвищені вимоги до обробного інструменту та
застосовуваного обладнання для виготовлення прес-форм.
Під час механічної обробки обробний інструмент повинен мати низький
коефіцієнт тертя, що забезпечує легке сходження стружки, запобігає утворенню
наростів і мікротріщин, знижує сили різання та гарантує високу якість поверхні.
Висока твердість, міцна основа, що забезпечує підвищену зносостійкість
інструменту та дозволяє збільшити швидкість різання навіть у несприятливих
умовах, підвищена стійкість, високі показники опору викришуванню й утворенню

16
мікротріщин на різальній кромці — це мінімальні вимоги до обробного
інструменту [3; 9; 18; 19; 38].
Застосовуване обладнання повинно забезпечувати високі значення подачі та
швидкості різання одночасно з відсутністю вібрацій під час обробки. Водночас
висока швидкість різання обмежує продуктивність процесу фрезерування через
таку функціональну характеристику процесу обробки, як жорсткість системи
«верстат – інструмент – пристосування – деталь» (ВІПД). Недостатня жорсткість
системи ВІПД може викликати небажані вібрації під час обробки, що призведе до
похибок форми та неточності розмірів обробленої деталі. Жорсткість верстата
залежить від його конструкції та якості складання елементів верстата [17; 19; 21;
32].
У процесі обробки продуктивність може бути обмежена через неправильну
експлуатацію інструменту. Неправильно підібрані режими різання призводять до
швидкого зношування інструменту. Точність інструменту в процесі зношування
знижується, що призводить до викривлення його форми та розмірів. У зв’язку з цим
зношування інструменту суттєво впливає на точність обробки. Значний вплив на
точність обробки також має нагрівання технологічної системи, наприклад,
нагрівання шпинделя, у якому зосереджена найбільша кількість джерел
тепловиділення. Поступове нагрівання під час роботи спричиняє зміщення осі
шпинделя від початкового положення та може впливати на точність виконуваних
розмірів деталей прес-форм.
Аналіз деталей прес-форм зі складними криволінійними
формоутворювальними поверхнями показав, що вони часто виготовляються із
загартованих корозійностійких сталей, оброблюваність яких є одним із
найважливіших питань у сучасному машинобудуванні. Найчастіше у виробничих
умовах застосовуються сталі марок 40Х13 і 38ХНМ або їх аналоги. Це зумовлено
доступністю цих марок у постачальників та наявністю інструменту для обробки
таких матеріалів, які мають високий опір корозії в агресивних середовищах,
зокрема в атмосфері повітря, водяної пари та кислот [34; 55; 56;].

17
Часто у процесі виготовлення прес-форма не створюється повністю. Багато
компаній пропонують готові пакети плит для прес-форм залежно від габаритних
розмірів, визначених у конструкторській документації. У такому випадку завдання
виготовлення прес-форми зводиться до створення формоутворювальних деталей із
пакетних заготовок. Якщо вітчизняні компанії постачають пакети плит із сталей, то
зарубіжні використовують німецькі, швейцарські та американські сталі. Аналоги
марок сталей і опис їх застосування наведено в таблиці 1.5.
Таблиця 1.5 – Аналоги марок сталей і опис їх застосування
Україна Германия Швеция США Описание
45 1.1730 UHB11 1148 Блоки, проміжні плити для
лиття під тиском
40ХГМА 1.2312 - - Ливарні форми та плити
38ХНМ 1.2311 Impax P20 Ливарні форми та плити

1.2738 Литникові втулки
Supreme
Х12МФ 1.2379 Sverker21 D2 Литникові втулки
40Х13 1.2085 Ramax2 420F Деталі ливарних форм,
формоутворювальні деталі, плити
30Х13
До матеріалів, що використовуються для виробництва литтєвих прес-форм,
висуваються високі вимоги щодо оброблюваності. Одним із поширених методів
оптимізації процесу механічної обробки є вибір раціональних режимів різання для
кожного етапу обробки формоутворювальних поверхонь з урахуванням
геометричних особливостей, припуску на заготівці, твердості та потрібної
шорсткості формоутворювальної деталі. Вимоги зводяться до зменшення часу
обробки деталей просторово-складної форми на багатофункціональних верстатах
із ЧПК через вибір оптимальних режимів різання та одночасного підвищення якості
поверхні деталей для мінімізації слюсарної доопрацювання після операції
фрезерування.
Електроерозійна обробка складних криволінійних поверхонь прес-форм
широко застосовується в машинобудуванні. Електроерозійний інструмент у
вигляді різного типу електродів дає змогу обробляти матеріали високої твердості,

18
що є головною перевагою цієї технології. Проте складні криволінійні
формоутворювальні поверхні деталей литтєвих прес-форм мають різноманітну
форму й розташування, що ускладнює обробку, оскільки деякими методами
електроерозійної технології неможливо отримати складну тривимірну
криволінійну поверхню.
Сучасна технологія електроерозійного прошивного типу дозволяє
виготовляти такі формоутворювальні деталі литтєвих прес-форм, як матриці та
пуансони, необхідної якості та точності за допомогою сучасного обладнання та
інструменту. Для формоутворювальних деталей прес-форм потрібна низька
шорсткість, яку електроерозійна обробка не може забезпечити, тому після операції
електроерозійної обробки потрібна слюсарна доробка формоутворювальних
поверхонь. Проте для обробки складних криволінійних поверхонь
формоутворювальної оснастки необхідно виготовити спеціальний електрод-
інструмент, вартість якого може перевищувати вартість виготовлюваної
формоутворювальної деталі [2; 5; 6; 48; 48].
Залежно від виконуваної операції та форми оброблюваної поверхні слід
враховувати корекцію на електрод-інструмент. Зокрема, розміри електрод-
інструмента зменшуються на величину корекції для заданого режиму обробки. Для
кожної операції розмір зменшення визначається окремо, залежно від режиму
обробки. Електрод-інструмент зазвичай виготовляється з міді або графіту
слюсарно-механічним способом за кресленням із урахуванням корекції на
величину міжелектродного зазору.
Процес копіювально-прошивальної електроерозійної обробки складних
криволінійних поверхонь залежить переважно від вибору оптимальних режимів
обробки. Від таких параметрів, як струм розряду, тривалість імпульсу та форма
струму розряду, залежать промив міжелектродного проміжку, продуктивність і,
відповідно, шорсткість обробленої деталі.
Складність у призначенні параметрів електроерозійної обробки,
виготовленні електрод-інструмента, а також його висока вартість обмежують

19
застосування електроерозійної обробки у виробництві складної
формоутворювальної оснастки.
Під час експлуатації прес-форм неминучим є зношування
формоутворювальних поверхонь. Ремонт і заміна зношених частин і деталей прес-
форм, зокрема формоутворювальних елементів, є дорогим і трудомістким
процесом. На сьогодні вартість однієї прес-форми може варіюватися від 1 до 5 млн
гр.од. залежно від габаритних розмірів і складності виготовлюваної деталі, а
витрати на ремонт унаслідок зношування можуть досягати 70 % від вартості самої
прес-форми.
Залежно від розмірів виготовлюваного виробу з ПКМ, кількості гнізд у прес-
формі, складності формоутворювальних поверхонь і конструкції прес-форми
вартість може відрізнятися. Виробництво таких складних прецизійних деталей
прес-форм потребує використання дорогого обладнання та інструменту, а
технологічний процес є складним і розтягнутим у часі, що зрештою позначається
на собівартості кінцевого виробу.
Пріоритетним методом обробки для прес-форм є фрезерування на верстатах
із ЧПК, оскільки цей метод механічної обробки зменшує час технологічного
процесу завдяки зниженню кількості переналаштувань і скороченню часу на зміну
інструменту. Також цей метод дозволяє отримати поверхню необхідної якості та
точності без використання додаткового інструменту. Використання фрезерування
на верстатах із ЧПК у технологічному процесі вимагає менших трудовитрат, що в
підсумку впливає на собівартість виготовлення литтєвих прес-форм.
1.3 Аналіз літератури щодо розробки методів управління фрезеруванням
на верстатах із ЧПК для підвищення якості формоутворювальних поверхонь
прес-форм
Існує безліч способів забезпечити вимоги, що висуваються до
формоутворювальних деталей прес-форм, з використанням методів управління
фрезеруванням на верстатах із ЧПК, збільшити швидкість обробки та підвищити
якість обробленої поверхні. На сьогодні під час обробки різанням особливу увагу

20
приділяють режимам різання, а саме оптимально підібраній швидкості різання,
подачі та глибині різання. Велике значення також має застосування мастильно-
охолоджувальної рідини (МОР). Правильно підібрана МОР допомагає зменшити
зношування інструменту, підвищити якість обробленої поверхні та знизити
енергетичні витрати. Крім того, МОР впливає на утворення наростів на різальній
кромці інструменту [19; 28; 36].
Аналіз сталей, що застосовуються при виготовленні прес-форм, показав, що
найчастіше для формоутворювальних деталей прес-форм використовуються
леговані та корозійностійкі жароміцні сталі. Для збільшення швидкості обробки та
підвищення якості обробленої поверхні необхідно визначити оптимальні режими
різання та методи управління фрезеруванням [28; 29; 33].
Розглянемо жароміцні сплави та оптимальні значення режимів різання для
них. У роботі [42] автор зазначає, що для чистової обробки фрезами малого
діаметра при глибині 1 мм подача на зуб Sz повинна бути в межах від 0,01 до 0,03
мм/зуб при швидкості 12 м/хв, що дозволяє досягти максимальної точності з
максимально можливим якістю поверхні. При глибині 2 мм подача на зуб Sz
повинна бути в межах від 0,07 до 0,09 мм/зуб при швидкості 20 м/хв, що забезпечує
максимально можливу продуктивність.
Усі автори вивчених джерел сходяться на тому, що ефективнішою є
одночасна подача МОР у зону різання та в область утворення стружки. При
безперервній подачі МОР можна уникнути утворення тріщин у пластинах із
твердого сплаву, тим самим подовживши термін служби інструменту під час
обробки на верстатах із ЧПК.
Компанії-виробники, такі як Sandvik Coromant, Widia, Mitsubishi та Iscar [18-
23], описують кінцеві монолітні твердосплавні фрези діаметром від 2 до 12 мм. За
подачі 0,035 мм/зуб, глибині різання 4 мм, швидкості різання 200 м/хв і ширині
різання від 2 до 4 мм досягається висока продуктивність із одночасно високою
стійкістю інструменту.
Компанії-виробники проводять дослідження та розробляють нові покриття
для обробки сплавів, які захищають твердий сплав від абразивного зношування, а

21
також слугують тепловим бар’єром, щоб тепло не проникало до самого твердого
сплаву під час обробки. Покриття, як правило, має дуже гладку поверхню, завдяки
чому стружка ковзає по ній, не завдаючи шкоди. Примітно, що таке покриття
підходить для всіх типів оброблюваних матеріалів. Виробники різального
інструменту рекомендують використовувати пластини та монолітний інструмент із
позитивною геометрією та гострою різальною кромкою. У такому випадку
зменшуються зусилля різання, тепловиділення, а також забезпечується гарне
подрібнення стружки під час фрезерування [38; 41].
Аналіз літературних джерел, наведених вище, дозволив виявити значення
режимів різання, що застосовуються для сплавів при виготовленні прес-форм. Вони
наведені в таблиці 1.6. Видно, що значення суттєво різняться і знаходяться в
широкому діапазоні, що підтверджує необхідність проведення експериментальних
досліджень для визначення раціональних режимів різання.
Таблиця 1.6 – Рекомендовані режими фрезерування при виготовленні прес-
форм

1.4 Аналіз досвіду підвищення зносостійості і показників якості при
виготовленні деталей прес-форм

Важливою проблемою під час експлуатації формоутворювальної оснастки є
невеликий час безвідмовної роботи, недостатній встановлений ресурс і велика
кількість планових і капітальних ремонтів [32]. Таким чином, виявляється
проблема низької стійкості формоутворювальної оснастки. У сучасному
машинобудуванні ця проблема має багато рішень. Умови зношування
формоутворювальної оснастки, які виникають через тертя формоутворювальних
деталей, залежать від прикладеного навантаження на відповідальні поверхні,

22
використовуваного матеріалу, з якого виготовляються формоутворювальні деталі,
а також їх фізико-механічних властивостей. Прикладене навантаження на
формоутворювальні поверхні визначається технологією та умовами виробництва,
а зміна матеріалу, застосовуваного для виготовлення формоутворювальних
деталей, дозволяє певною мірою впливати на їх зносостійкість.
Водночас підвищення стійкості робочих частин штампів шляхом заміни
інструментальних сталей на швидкорізальні або тверді сплави, а також завдяки
складному легуванню інструментальних сталей є досить обмеженим через дефіцит
вольфраму, молібдену, танталу та інших легувальних елементів [37].
У публікаціях, присвячених проблемі підвищення зносостійкості,
зазначається, що для підвищення твердості поверхні вирубних штампів та іншої
технологічної оснастки, зменшення коефіцієнта тертя між інструментом і
оброблюваним виробом, формування на робочих частинах захисного шару, який
протидіє утворенню задирів і налипанню оброблюваного матеріалу, а також для
зменшення параметрів шорсткості робочих поверхонь застосовують фінішне
плазмове зміцнення, іонно-плазмові покриття або хіміко-термічну обробку (ХТО)
[27; 38; 44].
Часто збільшення ресурсу досягається шляхом нанесення різних покриттів.
Так, у роботі [39] наведено результати виробничих випробувань штампів, які
підтверджують ефективність використання тонкоплівкового покриття, нанесеного
методом фінішного плазмового зміцнення. Ефективним методом підвищення
стійкості формоутворювальних деталей також є нанесення карбідних і
карбонітридних покриттів іонно-плазмовим методом [17]. Розроблені технологічні
процеси значно підвищують стійкість і дозволяють замінити високолеговані сталі
на низьколеговані.
У свою чергу, у роботі [18] запропоновано метод нанесення антифрикційних
покриттів із попередньою термічною обробкою, що значно підвищує
зносостійкість штампів. Такий спосіб дозволяє запобігти основним причинам
зниження стійкості, таким як утворення втомних тріщин і наклеп поверхневого
шару. Знизити ймовірність виникнення втомних тріщин і наклепу поверхневого

23
шару також можливо за допомогою поверхневого пластичного деформування,
використовуючи метод, що зменшує зусилля під час операції штампування, як це
описано в роботі [26].
Все більш поширеним механізмом зміцнення формоутворювальних деталей
є метод впливу на них концентрованими джерелами енергії або електричною
дугою. Під електричною дугою розуміється потік енергії, що локально діє на певну
ділянку поверхні. Зміцнення таким способом можна поділити на кілька методів:
1. Високошвидкісний нагрів до температур, що не перевищують температур
фазового перетворення.
2. Поверхневе загартування з отриманням метастабільного фазового стану з
подальшим старінням і відпуском.
3. Нагрівання до температур, що перевищують температури плавлення, із
прискореною кристалізацією для досягнення дрібнодисперсної структури
матеріалу.
4. Поверхневе легування шляхом дифузійної взаємодії легувальних
компонентів.
Такі методи значно підвищують якість, знижують знос формоутворювальної
поверхні й описані в роботах [37; 39;43; 48].
Інтенсивне зношування прес-форми відбувається, насамперед, на
формоутворювальних поверхнях, які піддаються агресивному впливу високих
температур у технологічному циклі лиття та абразивному зношуванню під час руху
армованого волокном розплаву з ПКМ, що містить наповнювачі у вигляді скла або
графіту. Застосування деяких методів підвищення зносостійкості литтєвих прес-
форм та іншої формоутворювальної оснастки, таких як різні види хіміко-термічної
обробки, використання мастильних матеріалів під час експлуатації оснастки,
застосування захисних покриттів, поверхневе зміцнення за допомогою лазерної,
ультразвукової та плазмової обробки, може забезпечити певне збільшення
тривалості їх роботи [4; 7; 20; 25;54]. Однак для можливості використання
описаних методів часто потрібне дороге обладнання та інструмент, спеціальні
установки й технології. Методи, які дозволяють досягти високої стійкості

24
формоутворювальної оснастки без використання дорогого обладнання, практично
відсутні.
У роботах [30-32; 41] наведено результати експериментальних досліджень
впливу стратегії фрезерування на довговічність формоутворювальної оснастки та
запропоновані стратегії фрезерування для оптимізації обробки на верстатах із ЧПК.
Розглянуті методи не забезпечують повного підвищення зносостійкості
формоутворювальної оснастки, зокрема прес-форм і окремих
формоутворювальних деталей. Результати літературного аналізу збільшення
ресурсу формоутворювальної оснастки, штампів і прес-форм залежно від методу
підвищення зносостійкості наведені в таблиці 1.7.
Таблиця 1.7 – Збільшення ресурсу прес-форм залежно від методу підвищення
зносостійкості

Методи підвищення зносостійкості формоутворювальних поверхонь прес-
форм вивчені недостатньо. Описані результати методів, що застосовуються при
виготовленні штампів, часто неможливо використовувати для прес-форм,
призначених для лиття під тиском виробів із ПКМ. Аналіз робіт вітчизняних і
зарубіжних авторів щодо збільшення зносостійкості деталей складної геометричної
оснастки показав, що практично відсутні теоретичні та практичні дослідження
впливу траєкторії обробки та рельєфу формоутворювальних поверхонь на
підвищення довговічності й продуктивності прес-форм із одночасним зниженням
собівартості та підвищенням якості кінцевого виробу – відлитої деталі.

25
Методам управління траєкторією фрезерування під час обробки
формоутворювальних поверхонь не приділено належної уваги. Сучасні модулі
автоматизованих систем (CAM), призначені для підготовки керуючих програм для
верстатів із ЧПК, і програмне забезпечення для програмування фрезерного
інструменту забезпечують можливість відтворення різних траєкторій інструменту.
Характеристика форми траєкторії інструменту описується терміном – стратегія
фрезерування.
Під час фрезерування на універсальних верстатах стратегія не має великого
значення, оскільки в більшості випадків це дуже прості траєкторії, які залежать від
кінематики обладнання. Наразі існує безліч різних верстатів із ЧПК, які у поєднанні
з керуючою програмою надають широкі можливості для переміщення інструменту
у робочому просторі.
Необхідно знайти таку технологію управління фрезеруванням на верстатах із
ЧПК, яка дозволить підвищити якість оброблюваних формоутворювальних
поверхонь прес-форм. Ця технологія повинна враховувати такі виявлені
характеристики, як параметри деталі та її геометричні особливості, застосовуване
обладнання, різальний інструмент, режими різання і параметри якості
оброблюваної поверхні, наведені в таблиці 1.8.
Таблиця 1.8 – Характеристики для розробки методу управління
фрезеруванням для підвищення якості шляхом формування раціонального
макрорельєфу

Дані параметри в своєму поєднанні повинні забезпечувати максимальну
продуктивність і якість оброблюваної формоутворювальної поверхні. Для цього
необхідно проводити власні теоретичні та експериментальні дослідження процесів

26
фрезерування для кожного конкретного випадку, оскільки у сукупності фактори,
що впливають на процес фрезерування, для кожного підприємства є унікальними.
Застосовується різне обладнання, інструмент різної якості, а також може бракувати
технічного персоналу достатньої кваліфікації, що не дозволяє досягти результатів,
показаних у наукових дослідженнях.
Підприємства-виробники формоутворювальної оснастки стикаються також із
проблемами у сфері тендерних закупівель. Подаючи заявку на виготовлення
формоутворювальної оснастки, виконавець часто не має уявлення, яким чином
забезпечити висунуті вимоги до виробу. Крім того, виграючи тендер за
мінімальною ціною, виконавець змушений знижувати вартість усіма можливими
способами, що призводить до зниження якості формоутворювальної оснастки,
наприклад, прес-форм, а отже, і до зниження якості кінцевих виробів. У
подальшому це спричиняє виготовлення бракованої продукції, а також потребу в
переробці чи капітальному ремонті формоутворювальної оснастки, що
позначається на собівартості та конкурентоспроможності підприємств-виробників
на міжнародному ринку.
У сучасних умовах обмеження постачань необхідного обладнання,
інструменту та технологічних рішень необхідно знайти технологію, яка
впливатиме на якість формоутворювальних поверхонь прес-форм, підвищуючи
зносостійкість формоутворювальної оснастки незалежно від використаного
інструменту й обладнання, спираючись переважно на технологію фрезерування.
Висновок до розділу 1
Аналіз літературних даних показав:
1. У машинобудуванні широко використовуються деталі з ПКМ, які
виготовляються методом лиття під тиском у прес-формах.
2. Методи підвищення зносостійкості характеризуються низькими техніко-
економічними показниками, оскільки для виготовлення формоутворювальних
деталей прес-форм застосовується дороге обладнання, інструмент і
важкооброблювані сталі, що суттєво підвищує собівартість кінцевого виробу.

27
3. Не досліджено вплив результатів математичного моделювання процесів
заповнення прес-форм у CAD/CAM/CAE-системах на процес фрезерування та
формування макрорельєфу формоутворювальних поверхонь прес-форм.
4. Недостатньо вивчено вплив висоти та напрямку макрорельєфу,
сформованого під час фрезерування на верстатах із ЧПК, на якість і зносостійкість
прес-форм.
5. Відсутні технологічні рекомендації та алгоритми для визначення
раціональної траєкторії фрезерування, спрямовані на підвищення зносостійкості
формоутворювальних поверхонь прес-форм.

28
РОЗДІЛ 2 МОДЕЛЮВАННЯ ВПЛИВУ ПРОЦЕСУ ФОРМУВАННЯ
МАКРОРЕЛЬЄФУ НА ФОРМОУТВОРЮВАЛЬНИХ ПОВЕРХНЯХ
2.1. Обґрунтування впливу макрорельєфу на формоутворювальних
поверхнях за висотою та напрямком на якість і зносостійкість обробленої
поверхні методом профільного фрезерування кінцевими сферичними
фрезами
Аналіз існуючих методів підвищення зносостійкості прес-форм і забезпечення
якості поверхневого шару деталей складної геометричної форми показав, що на
сьогоднішній день не враховується вплив формованого макрорельєфу на
формоутворювальних поверхнях на ступінь зношування формоутворювальної
оснастки.
Під час будь-якої механічної обробки матеріалів на поверхні, що контактує з
обробним інструментом, виникають нерівності — макрорельєф. Причини їх
виникнення різноманітні: нерівномірність прикладених зусиль обробного
інструменту, зношення різальної кромки, неоднорідність властивостей
оброблюваного матеріалу, деформації, що виникають у процесі механічної лезової
обробки в системі ВІПД, нерівномірність температури в зоні різання тощо.
Мікронерівності у вигляді виступів і западин формують шорсткість поверхні з
різними типами напрямків нерівностей щодо лінії, яка на кресленні позначає
поверхню, до якої встановлюється шорсткість (таблиця 2.1) [37; 42].
За інтенсивної експлуатації поверхонь у різних вузлах машинобудівного
призначення шорсткість може безпосередньо впливати як на фізико-механічні
властивості, так і на органолептичні властивості виробів, такі як міцність, стійкість
до зношування, корозійну стійкість і зовнішній вигляд.
Таблиця 2.1 – Типи напрямків нерівностей
Тип напрямку нерівностей Схематичне зображення
Паралельне

29
Перпендикулярне

Перехресне

Довільне

Колове

Радіальне

Під час переміщення одна відносно одної дотичних поверхонь значна частина
енергії витрачається на подолання сил тертя. У результаті цього відбувається
нагрівання елементів, що труться, у частинах механізмів і розсіювання витраченої
енергії. Таким чином, знижується ефективність передачі енергії в роботі вузлів
машин і механізмів.
Для підвищення ефективності передачі енергії та зменшення сил тертя під час
руху необхідно знижувати величину шорсткості, одночасно підвищуючи якість
поверхні рухомих деталей.
На рисунку 2.1 показано момент часу Тз = 0,635 с, що дорівнює половині часу
заповнення порожнини з найменшим результатом minТз. Видно, що відсоток
заповнення порожнини матеріалом для траєкторії руху фрези з кутом α=45º є
вищим і становить 54 %. Для траєкторій фрези з кутами α=180º та α=90º цей
показник є дещо нижчим — 46 % та 28 % відповідно. Аналіз результатів

30
моделювання показав, що для порожнини розміром 25х25мм раціональним є кут
напрямку траєкторії руху фрези α=45º. За такого кута забезпечується заповнення
простої порожнини за мінімальний час циклу лиття Тзаг., а також спостерігається
рівномірний розподіл залишкового тиску P, МПа, що ілюструється на рисунку 2.2.

Рисунок 2.1 – Візуалізація результатів розрахунку часу заповнення Tз на
основі CAE-моделювання руху розплаву на прикладі порожнини 25×25 мм з
різним рельєфом на формоутворювальній поверхні при різних траєкторіях руху
фрези
α α
=45º =90º

α
Рисунок 2.2 – Розподіл залишкового= т1и8ск0уº в простій порожнині в процесі
технологічного циклу лиття

31
Спостерігається, що в порожнині, обробленій за траєкторією руху фрези з
кутом α=45∘, залишковий тиск рівномірно розподілений, а його значення становить
P=7,41МПа. Для порожнини, змодельованої з напрямком макрорельєфу під кутом
α=180∘, залишковий тиск дещо вищий і становить P=7,89МПа. У випадку
порожнини з кутом α=90∘ залишковий тиск значно вищий, що свідчить про
перешкоди, які макрорельєф створює для руху розплаву по формоутворювальних
поверхнях.
Примітно, що під час моделювання порожнини розміром 25×25мм процес
охолодження відбувається не тільки за мінімальний час T0, але й має більш
рівномірний характер (рисунок 2.3). Аналогічні результати будуть справедливими
й для інших квадратних порожнин будь-яких розмірів.

Рисунок 2.3 – Характер охолодження на прикладі простої порожнини
25×25мм
Аналіз напрямку макрорельєфу під кутами α=45∘ та α=180∘ показав, що
охолодження відбувається рівномірно, однак у випадку α=180∘ потрібно більше
часу Tо . При моделюванні порожнини з кутом α=90∘ спостерігається
нерівномірний характер охолодження, що є неприпустимим при формуванні
виробів із ПКМ у прес-формах.
Внаслідок аналізу отримано дані про раціональний напрямок макрорельєфу,
визначений кутом напрямку рельєфу α відносно головного вектора течії розплаву
R. Встановлено, що за певного напрямку макрорельєфу, сформованого під час
фрезерування, такий параметр технологічного циклу лиття, як Tзаг., буде

32
найменшим, забезпечуючи мінімальний опір потоку розплаву під час руху. Саме
цей напрямок макрорельєфу можна вважати раціональним. Як результат,
зменшується зношуваність прес-форми, підвищується продуктивність
технологічного циклу лиття, а також знижується собівартість відлитих деталей.
Процес заповнення прес-форми матеріалом ПКМ є багатофакторним, тому
математичне моделювання не може повністю відобразити фактичні значення
параметрів лиття, оскільки технологічні режими також залежать від типу литтєвої
машини та конструкції прес-форми (таблиця 2.2).
Таблиця 2.2 – Особливості конструкцій прес-форм, що впливають на
технологічні режими лиття
Ескіз конструкції
Опис конструктивних елементів прес-форм
прес’форми
Стандартна конструкція прес-форми з однією
лінією роз’єму
Включає плити кріплення, систему виштовхування
та формоутворювальні деталі з литниковою
системою.
Прес-форма з системою виштовхування у вигляді
плити знімання. Містить плити кріплення,
формоутворювальні деталі з литниковою
системою та систему виштовхування, виконану у
вигляді плити знімання.
Прес-форма з рухомими частинами
Складається з плит кріплення,
формоутворювальних деталей з литниковою
системою та рухомих частин, що пересуваються
по похилих колонках.
Прес-форма із системою розсувних напівматриць
Характеризується системою розсувних
напівматриць для вилучення відливки з
формоутворювальної порожнини.

Прес-форма з механізмом вигвинчування
Для вилучення деталей використовується механізм
вигвинчування, що оснащений приводом, який
рухає зубчасте колесо та ходовий гвинт для
вилучення відливки.

33
Прес-форма з двома лініями роз’єму
Додаткова литникова плита дозволяє автоматично
відокремлювати литник від виготовленої деталі за
рахунок її окремого руху.

Кількість конструктивних елементів та складність застосовуваних
формоутворювальних деталей впливають на рівномірність і швидкість часу
охолодження Tо. Розглянемо такий параметр, що не залежить від перерахованих
факторів, які впливають на охолодження, як з Tз/2 при minTз — момент часу
заповнення, що дорівнює половині часу заповнення комірки з найменшим
результатом minTз.
За отриманими результатами математичного моделювання видно, що у
випадку найпростішої комірки малих розмірів (25×25мм), із кутом α=45∘, у момент
часу Tз/2 при minTз заповнення досягає значення 54 %. Натомість при найгіршому
результаті за кута α=90∘ це значення становить лише 28 %, а заповнення комірки за
кута α=180∘ знаходиться посередині цих значень. Аналогічні результати
спостерігаються при моделюванні комірок інших розмірів, де максимальне
значення заповнення найпростішої комірки відповідає мінімальному значенню Tзаг.
Залежно від типу комірки заповнюваність може збільшуватися до 50 %.
2.2 Матеріали та зразки для проведення досліджень
Для виготовлення формоутворювальних деталей прес-форм
використовуються такі найпоширеніші матеріали, як корозійностійка жароміцна
сталь 40Х13 або конструкційна легована сталь 38ХНМ, які пройшли термообробку
та загартування. Тому для проведення експериментальних досліджень було обрано
зазначені сталі. Хімічний склад і механічні властивості матеріалів 40Х13 і 38ХНМ
наведено в таблицях 2.3 і 2.4.
Для забезпечення високої якості та точності формоутворювальні деталі перед
операціями чистового фрезерування піддають термічній обробці, загартуванню та
подальшому відпуску. У результаті отриманої підвищеної твердості висуваються
високі вимоги до вибору обладнання та обробного інструменту.

34
Під час підготовки досліджень, спрямованих на визначення функціонального
зв’язку між шорсткістю оброблюваної поверхні та призначеними режимами
фрезерування, а також залежності величини макрорельєфу від параметрів поверхні
та параметрів фрезерування, було визначено зразки заготовок (рисунок 2.4).
Таблиця 2.3 – Хімічний склад досліджуваних матеріалів, які застосовуються
для виготовлення литтєвих прес-форм

Таблиця 2.4 – Механічні властивості досліджуваних матеріалів, які
застосовуються для виготовлення литтєвих прес-форм

Рисунок 2.4 – 3D-модель зразка для проведення експериментальних
досліджень
Характеристики вибраних зразків відповідають типовим заготовкам для
виготовлення формоутворювальних деталей прес-форм, таких як матриці,
пуансони, вставки, шибери та інші формоутворювальні елементи. Під час

35
проведення експериментальних досліджень отримані функціональні зв’язки будуть
використані для виконання експериментів при обробці деталей прес-форм.
Для проведення експериментальних досліджень обробки деталей прес-форм
обрано формоутворювальні деталі 38 прес-форм. Приклад заготовки
формоутворювальної деталі прес-форми розміром 680х300х90 мм наведено на
рисунку 2.5.

Рисунок 2.5 – 3D-модель заготовки деталі литтєвої прес-форми
Під час проведення експериментальних досліджень із визначення впливу
траєкторії фрезерування на формування макрорельєфу формоутворювальних
поверхонь та впливу макрорельєфу на зносостійкість формоутворювальних
деталей використовувалися деталі прес-форм для виготовлення різних видів
деталей із ПКМ. Зокрема, пуансон деталі «Накладка», у якій оброблялися
формоутворювальні поверхні (рисунок 2.6).

36

Рисунок 2.6 – Ескіз формоутворювального пуансона прес-форми
«Накладка»
Стандартні технології обробки не забезпечують необхідної зносостійкості та
якості поверхні через геометричні характеристики деталі з ПКМ (рисунок 2.7), яка
відливається у прес-формі. Це зумовлено великою площею поверхні зіткнення
розплаву з формоутворювальними поверхнями деталей, а також підвищеними
вимогами до відхилення від площинності та шорсткості. Тому виникає
необхідність у застосуванні нових методів управління фрезеруванням.
Вибрані матеріали для експериментальних досліджень функціонального
зв’язку між шорсткістю оброблюваної поверхні та призначеними режимами
фрезерування, а також функціонального зв’язку величини макрорельєфу залежно
від параметрів поверхні й параметрів фрезерування є найбільш поширеними для
виготовлення формоутворювальних деталей прес-форм. Це обумовлено їхніми
механічними та експлуатаційними властивостями. Такі матеріали є корозійно-

37
стійкими, їхні розміри практично не змінюються після термообробки, а також вони
мають високу ступінь оброблюваності.

Рисунок 3.4 – Ескіз литтєвої деталі з ПКМ «Накладка»
Для прикладу формоутворювальної деталі наведено одну з 38 розглянутих
литтєвих деталей із ПКМ. Геометричні розміри формоутворювального пуансона
литтєвої прес-форми деталі «Накладка» ілюструють розглянуті геометричні
параметри порожнин для формування раціонального макрорельєфу.
2.3 Вибір обладнання, інструменту для досліджень
*При формуванні спрямованого макрорельєфу кожній формоутворювальній
поверхні задається індивідуальна траєкторія руху обробного інструменту. Для
суміжних поверхонь потрібен плавний перехід із однієї траєкторії в іншу. На
універсальному обладнанні застосування методу спрямованого формування
макрорельєфу неможливе, оскільки кінематика не дозволяє створити необхідний
напрямок макрорельєфу на поверхні деталі. Однак обладнання з ЧПК успішно
вирішує цю проблему.
Для досліджень із визначення функціонального зв’язку між шорсткістю
оброблюваної поверхні та призначеними режимами фрезерування, а також
функціонального зв’язку величини макрорельєфу від параметрів поверхні та
режимів фрезерування було обрано вертикально-фрезерний обробний центр Haas

38
VF-3. Для досліджень обробки деталей прес-форм використовувався
високопродуктивний обробний центр Haas VM-6.
Вертикальний обробний центр Haas VF-3 (рисунок 2.8) призначений для
обробки заготовок середнього розміру. Повністю лита чавунна станина, сталеві
загартовані підшипникові блоки напрямних, а також кульково-гвинтова передача з
подвійним кріпленням і автоматичною подачею охолоджувальної рідини
дозволяють забезпечити необхідні параметри для проведення експериментальних
досліджень.

Рисунок 2.8 – Вертикально-фрезерний обробний центр Haas VF-3
Габаритні розміри столу 1016×508×635 мм, карусельний пристрій зміни
інструменту на 20 гнізд, прискорене переміщення 25,4 м/хв, система подачі СОЖ,
сервоприводи переміщень по осях із прямою передачею моменту та максимальна
частота обертання шпинделя (таблиця 2.5) розширюють можливості використання
верстата. На цьому верстаті проводитимуться експериментальні дослідження для
визначення функціонального зв’язку між шорсткістю оброблюваної поверхні та
призначеними режимами фрезерування, а також величини макрорельєфу залежно
від параметрів поверхні й режимів фрезерування.
Таблиця 2.5 – Технічні характеристики Haas VF-3

39

Вертикальний обробний центр Haas VM-6 (рисунок 2.9) призначений для
виготовлення деталей прес-форм і штампів. На цьому верстаті виконуються як
чорнові операції фрезерування завдяки високій жорсткості технологічної системи,
так і фінішне фрезерування.
Такі багатофункціональні вертикальні обробні центри широко
використовуються підприємствами-виробниками прес-форм для виготовлення
формоутворювальних деталей. Їх застосування дозволяє досягти необхідної
точності та параметрів якості під час фрезерної обробки формоутворювальних
поверхонь.

Рисунок 2.9 – Вертикально-фрезерний обробний центр Haas VM-6
Робоча зона 1626 × 813 × 762 мм, пристрій зміни інструменту бокового
виконання на 25 гнізд, висока точність, прискорене переміщення 15,2 м/хв і
максимальна частота обертання шпинделя (таблиця 2.6) дозволяють скоротити час

40
обробки формоутворювальних деталей прес-форм, забезпечуючи необхідну
жорсткість технологічної системи та точність виконання розмірів.
Таблиця 2.6 – Технічні характеристики Haas VM-6

Характеристики обраного обладнання відповідають вимогам для проведення
експериментальних досліджень, оскільки можливості верстатів дозволяють
забезпечити необхідні режими різання, а розміри зразків і вибраних деталей прес-
форм не виходять за межі робочої зони.
Для вибору геометрії та матеріалу інструменту підприємством і виробниками
інструменту було проведено попередні дослідження щодо фінішного фрезерування
деталей прес-форм. Було протестовано інструменти різних виробників, таких як
Mitsubishі, Ford, Sandvik, у результаті чого найкращі результати при фрезеруванні
формоутворювальних деталей прес-форм були отримані за використання
монолітних твердосплавних фрез.
Було обрано ряд фрез, однією з яких є монолітна твердосплавна фреза Iscar
SolidMill EB-A2 з кутом підйому спіралі 30°, призначена для обробки матеріалів із
твердістю до 65 HRC (рисунок 2.10).

41
D, r, d, a , L, H, Число
Позначення p D , мм H ,º
Хвостовик
мм мм мм мм мм мм 2 зубів a
EB-A2 06-
6 3 6 12 80 22 5,8 2 30 Циліндричний
12/22C06M80
Рисунок 2.10 – Геометричні параметри фрези Iscar SolidMill EB-A2
Діаметри фрез були обрані на основі аналізу формоутворювальних поверхонь
і визначеної величини мінімального заокруглення. Ці фрези призначені для
чистової обробки, мають передній кут γ=15∘ і задній кут α=20∘. Матеріалом
різальної частини є вольфрамокобальтовий сплав IC903 із вмістом 12 % кобальту
та покриттям TiAlN PVD. Фрези чудово підходять для фрезерування на високих
швидкостях різання та середніх подачах із повітряним охолодженням. Для
затискання інструменту у верстаті використовувався патрон із конусом Морзе 40
TC40H70ER32AD-B та цанга ER32 (рисунок 2.11).

Рисунок 2.11 – Патрон TC40H70ER32AD-B (а) та цанга ER32 (б)
Для виготовлення прес-форм була розроблена спеціальна програма для
верстата з ЧПК, складена на основі траєкторії фрезерування, обраної за
результатами математичного моделювання напрямку головного вектора течії
розплаву, який, у свою чергу, визначається CAE-моделюванням у програмному
комплексі SolidWorks для кожної з найпростіших порожнин, на які розділена
деталь.
Кожній поверхні найпростішої порожнини призначається траєкторія
фрезерування, яка проєктується на формоутворювальні поверхні деталі прес-

42
форми, після чого встановлюються режими різання, виходячи з вимог до
шорсткості.
Впровадження методу спрямованого формування макрорельєфу
ускладнюється використанням різних траєкторій фрезерування на
формоутворювальних поверхнях. Складання керуючої програми для верстата з
ЧПК проводилося в системі підготовки керуючих програм (CAM) Unigraphics NX.
Використання CAM-систем дозволяє обробляти кожну поверхню за
індивідуальною траєкторією та спрощує процес впровадження методу в
технологічний процес завдяки заміні програми для обробки формоутворювальних
поверхонь.
2.4 Проведення вимірювань шорсткості, зносу та продуктивності
технологічного циклу лиття
У процесі досліджень, спрямованих на визначення функціонального зв’язку
між шорсткістю оброблюваної поверхні та призначеними режимами фрезерування,
а також на визначення функціонального зв’язку величини макрорельєфу залежно
від параметрів поверхні й режимів фрезерування деталей прес-форм,
контролюється параметр шорсткості поверхні Ra за допомогою профілометра
TR210 (рисунок 2.12).
Профілометр призначений для вимірювання параметрів шорсткості на
формоутворювальних поверхнях, у отворах, на плоских і криволінійних поверхнях.
Характеристики використовуваного профілометра наведено в таблиці 2.7.

Рисунок 2.12 – Комплект профілометра TR210 для вимірювання шорсткості

43
На поверхні розташовується датчик з алмазною голкою, який,
переміщуючись за допомогою щупа, отримує інформацію про нерівності поверхні.
Коливання щупа, що виникають у процесі вимірювання, перетворюються у
напругу, яка відповідає цим коливанням, і посилюється в мікропроцесорі. Для
обробки даних застосовується фільтр Гаусса, а результати вимірювань
відображаються на дисплеї.
Таблиця 2.7 – Технічні характеристики профілометра TR210

У процесі дослідження впливу траєкторії фрезерування на формування
макрорельєфу під час експериментальної обробки деталей прес-форм
контролюється знос формоутворювальної поверхні та продуктивність
технологічного циклу лиття. Замір зносу формоутворювальної поверхні
здійснювався на цифровому мікроскопі DigiMicro, а продуктивність циклу лиття
визначалась на термопластавтоматах CUN, які обиралися залежно від габаритних
розмірів прес-форми.
Цифровий мікроскоп SMARTZOOM 5 (рисунок 2.13) із коаксіальним
підсвічуванням і просторовою роздільною здатністю 0,56 мкм дозволяє
вимірювати знос на формоутворювальних деталях прес-форм з можливістю
передачі отриманих знімків на комп’ютер.
Вимірювання зносу проводиться на формоутворювальних поверхнях прес-
форм, пуансона або матриці та порівнюється з допустимим зносом
формоутворювальної поверхні відповідно до креслення.

44
Варто зазначити, що у стандартній комплектації мікроскопа вимірювання
зносу на складних криволінійних поверхнях литтєвих деталей прес-форм часто є
ускладненим. Для вимірювання зносу у важкодоступних зонах застосовується
спеціальна оснастка, яка дозволяє зручно розташувати мікроскоп.

Рисунок 2.13 – Мікроскоп SMARTZOOM 5 для вимірювання зносу литтєвих
деталей прес-форм

У процесі експериментальних досліджень визначення функціональної
залежності часу заповнення порожнин від параметрів поверхні для вимірювань
використовувалися термопластавтомати для лиття під тиском CUN (рисунок 2.14).
Залежно від габаритних розмірів прес-форми, а також об’єму та ваги відливної
деталі, вибирався необхідний термопластавтомат (таблиця 2.8).

Рисунок 2.14 – Термопластавтомати CUN для лиття деталей із ПКМ під
тиском
Вимірювання часу заповнення порожнин і продуктивності проводиться на
термопластавтоматі за допомогою вбудованого програмного забезпечення під час

45
технологічного циклу лиття. Заміряється загальний час циклу Tзаг під час
отримання відливки (таблиця 2.8).
Таблиця 2.8 – Вибір термопластавтомата залежно від габаритних розмірів
прес-форми, об’єму та ваги відливної деталі

Висновки до розділу 2
1. Виділено порожнини різних розмірів, для кожної з яких проведено
математичне моделювання процесу лиття із формуванням залишкового перерізу
зрізу — макрорельєфу на формоутворювальних поверхнях — з різними кутами
2. Результати моделювання показали, що загальний час технологічного
циклу лиття змінюється залежно від напрямку траєкторії руху фрези. Залежно від
типу порожнини, продуктивність технологічного циклу лиття зростає до 25 %.
3. Встановлено, що залишковий тиск (P) змінюється залежно від
напрямку змодельованого макрорельєфу. У результаті вибору раціонального
макрорельєфу формоутворювальних поверхонь можна досягти зниження
залишкового тиску до 35 %.
4. Встановлено оптимальні схеми фрезерування порожнин із різною
довжиною та шириною з урахуванням коефіцієнта подібності. Виділені оптимальні
схеми фрезерування забезпечують такі найкращі параметри процесу лиття, як час
заповнення прес-форми, значення та рівномірність залишкового тиску в
технологічному циклі, а також швидкість охолодження.

46
5. Проведені дослідження дозволили опрацювати технологічні
рекомендації щодо вибору траєкторії фрезерування для програмування на основі
вибору кута α, з урахуванням геометричних параметрів виготовлюваної деталі.
6. Обрано матеріали та зразки для проведення досліджень. Вибрано 38
деталей із ПКМ, для яких у процесі виготовлення прес-форм будуть оброблені
формоутворювальні деталі.
7. Підібрано необхідне обладнання, інструмент та програмне
забезпечення для проведення досліджень.
8. Вибрано метод проведення вимірювань шорсткості, зносу та
продуктивності технологічного циклу лиття.

47
РОЗДІЛ 3 РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ВПЛИВУ ЗАСТОСУВАННЯ
РАЦІОНАЛЬНОЇ ТРАЄКТОРІЇ ФРЕЗЕРУВАННЯ НА ЯКІСТЬ І
ЗНОСОСТІЙКІСТЬ ПРЕС-ФОРМ
3.1 Результати досліджень щодо встановлення функціональних
взаємозв’язків
На основі методики проведення досліджень для визначення функціонального
зв’язку між шорсткістю оброблюваної поверхні та призначеними режимами
фрезерування формоутворювальних поверхонь сталі 40Х13 проведено 48
експериментів. Для мінімізації впливу випадкових параметрів у процесі
фрезерування один із результатів було відкинуто. Результати шорсткості
обробленої поверхні сталі 40Х13, отримані під час експерименту методом
фрезерування, зведені в таблицю 3.1.
Таблиця 3.1 – Результати експериментів

На основі моделей, отриманих у ході проведення повного факторного
експерименту, для визначення функціонального зв’язку між шорсткістю
оброблюваної поверхні та призначеними режимами фрезерування сталей 40Х13 і
38ХНМ побудовано графіки залежності шорсткості обробленої поверхні від
швидкості різання – V, подачі на оберт – So і глибини різання – t (рисунки 3.1; 3.2;
3.3).

48

Рисунок 3.1 – Залежність шорсткості обробленої поверхні Ra від глибини
різання при фрезеруванні: V=150м/хв,So=0,3мм/об

Рисунок 3.2 – Залежність шорсткості обробленої поверхні Ra від подачі при
фрезеруванні: V=150м/хв, t=0,2мм

Рисунок 3.3 – Залежність шорсткості обробленої поверхні Ra від швидкості
різання при фрезеруванні: So =0,3мм/об, t=0,2мм
Графік залежності Ra від V показує, що зі збільшенням швидкості різання
висота нерівностей зменшується. Параметри So і t менш суттєво впливають на

49
величину шорсткості: зі збільшенням подачі на оберт S і глибини різання t значення
Ra зростає внаслідок надмірного тиску інструменту на матеріал.
Математичні моделі, отримані під час проведення експериментальних
досліджень для визначення функціонального зв’язку між шорсткістю
оброблюваної поверхні та призначеними режимами фрезерування сталей 40Х13 і
38ХНМ, демонструють залежності, що виникають безпосередньо в результаті
застосування конкретного обладнання, інструменту та умов фрезерування, які
використовуватимуться для подальшої обробки прес-форм.
На основі моделей, отриманих у ході проведення повного факторного
експерименту, для визначення функціонального зв’язку висоти макрорельєфу
оброблюваної поверхні від параметрів поверхні та параметрів фрезерування,
побудовано графіки залежності макрорельєфу обробленої поверхні від кривизни
оброблюваної поверхні – ρ, кроку поперечної подачі – ΔS, і радіуса обробного
інструменту – Rфр (рисунки 3.4; 3.5; 3.6).

Рисунок 3.4 – Залежність макрорельєфу обробленої поверхні R від кривизни
оброблюваної поверхні ρ

Рисунок 3.5 – Залежність макрорельєфу обробленої поверхні R від
поперечної подачі при фрезеруванні

50

Рисунок 3.6 – Залежність макрорельєфу обробленої поверхні R від радіуса
обробного інструменту
Графік залежності R від ΔS показує, що зі збільшенням поперечної подачі
(кроку строчки) під час фрезерування поверхні висота макрорельєфу значно
зростає. Параметри Rфр і ρ також впливають на величину макрорельєфу: зі
збільшенням цих параметрів величина макрорельєфу зменшується.
3.2 Проєктування виробів прес-форм і керуючих програм ЧПК на
прикладі деталі «Заглушка»
Під час математичного моделювання процесу руху розплаву в прес-формі
вирішується комплексне завдання забезпечення технологічності як деталі з ПКМ,
так і елементів прес-форми.
Застосування **CAD/CAM/CAE-систем** дозволяє відстежувати всі етапи
моделювання кінцевого виробу та прес-форми, конструкції яких нерозривно
пов’язані між собою [11]. Будь-які складні геометричні елементи виробу з ПКМ
обов’язково відображатимуться на формоутворювальних поверхнях прес-форми,
ускладнюючи конструкцію литникової системи, системи охолодження та
виштовхування.
Різноманітні фактори, що впливають на конструктивні рішення та розробку
технологічного процесу, ускладнюють процес відстеження життєвого циклу
виробу. Ця проблема вирішується побудовою єдиної 3D-моделі, у якій
відображаються конструктивні особливості виробу з ПКМ, конструктивні
особливості прес-форми та результати математичного моделювання течії розплаву
[49; 53].

51
Результати математичного моделювання течії розплаву отримані в
програмному модулі SolidWorks Plastics. Виготовлення прес-форм на верстатах із
ЧПК є дорогою частиною підготовки виробництва, тому необхідно забезпечити
необхідну якість поверхонь прес-форми на операції фрезерування. Від якості
формоутворювальної поверхні залежить і якість поверхонь кінцевої деталі з ПКМ,
і те, скільки циклів прес-форма зможе забезпечувати необхідні вимоги до деталі з
ПКМ та формоутворювальних поверхонь.
Забезпечення необхідних вимог і правильно обрана конструкція прес-форми
та її елементів дозволяє знизити відсоток браку та скоротити витрати на обробку
виробів після операції лиття. Однак використання ТНФМ (технології направленого
формування макрорельєфу) може підвищити продуктивність циклу лиття та
знизити знос формоутворювальних деталей прес-форми.
Для цього необхідно визначити напрямок руху розплаву в прес-формі.
Розглянемо цей процес поетапно на прикладі деталі «Заглушка». Деталь із ПКМ
(рисунок 3.7) створюється у CAD-системі, їй призначаються допуски, шорсткість
на робочих поверхнях і допуск на знос та шорсткість формоутворювальних
поверхонь прес-форми, виходячи з області застосування та конструктивних
особливостей деталі.

Рисунок 3.7 – Загальний вигляд литтєвої деталі з ПКМ «Заглушка»
Після цього, відповідно до технічного завдання, визначається кількість
деталей у прес-формі, які відливаються за один цикл, і створюється 3D-модель
литникової системи (рисунок 3.8).

52

Рисунок 3.8 – Литникова система на 16 деталей типу «Заглушка»
Необхідно провести аналіз литникової системи та оцінити вплив
технологічних параметрів лиття на процес технологічного циклу. Зміна
геометричного розташування відливок у литниковій системі та розмірів
литникового каналу призводить до зміни напрямку головного вектора течії
розплаву та впливає на такі технологічні параметри лиття, як об’єм і тиск
упорскування.
Для отримання моделі руху розплаву в CAE-системі та підвищення точності
отриманих результатів деталь розбивається на максимально можливу кількість
тетраедрів із мінімальною стороною трикутника. Чим менша сторона трикутника
під час моделювання, тим точніші результати. У нашому випадку при розмірі
сторони трикутника 0,39 мм отримано 346 296 тетраедрів, що забезпечує високу
точність виконання моделювання (рисунок 3.9).

Рисунок 3.9– Розбиття деталі «Заглушка» на тетраедри

53
Остаточний варіант геометричних характеристик литникової системи
визначається в процесі аналізу, і найбільш відповідний варіант обирається з
урахуванням габаритних розмірів прес-форми. Вибраний остаточний варіант
моделі литникової системи використовується для проведення аналізу в CAE-
системі. Було проаналізовано кілька конфігурацій литникової системи, і обрано
найкращий варіант із мінімальним об’ємом і тиском упорскування, який забезпечує
мінімальний загальний час заповнення Tзаг (рисунок 3.10).

Рисунок 3.10 – Багатогніздова литникова система деталі «Заглушка» при
аналізі загального часу заповнення Tзаг у CAE-системі
Одночасно, для досягнення мінімального значення часу заповнення та
визначення руху розплаву, а також загального часу заповнення прес-форми Tзаг,
враховуються теплофізичні властивості ПКМ, задані конструкторсько-
технологічною документацією. Напрямок потоку розплаву в литниковій системі є
основою для визначення стратегії фрезерування під час обробки, а також може
впливати на технологію виготовлення прес-форми та її конструкцію.У результаті
моделювання процесу руху розплаву отримується модель, яка дозволяє визначити
головний вектор течії для кожної деталі литникової системи (рисунок 3.11).

54
Виходячи з 3D-моделей обраної литникової системи та виготовлюваної
деталі з ПКМ, проєктуються формоутворювальні деталі прес-форми та інші
елементи, з яких формується 3D-модель прес-форми (рисунок 3.12). На основі 3D-
моделі розробляються робочі креслення прес-форми та формоутворювальних
деталей, виходячи з вимог до деталі з ПКМ.

Рисунок 3.11 – Напрямок головного вектора течії розплаву в деталі
«Заглушка»

Рисунок 3.12 – 3D-модель литтєвої прес-форми деталі «Заглушка»
Спроєктовані деталі прес-форми, зокрема формоутворювальні деталі —
пуансон і матриця, є елементами, які контактують із розплавом під час
технологічного циклу лиття. Для обробки цих деталей необхідно розробити
керуючу програму. Керуюча програма для виготовлення формоутворювальних
деталей розробляється в CAM-системі Unigraphics NX.

55
Імітація процесу руху обробного інструменту під час обробки
формоутворювальних поверхонь при підготовці керуючих програм для верстатів із
ЧПК дозволяє уникнути зіткнення інструменту із заготовкою під час механічної
обробки. Аналіз процесу фрезерування дозволяє адаптувати та впровадити
керуючу програму у виробничий процес, враховуючи технічне оснащення ділянки
та верстата, на якому виготовляються формоутворювальні деталі прес-форми. На
стадії проєктування вирішуються багато технологічних проблем, які дозволяють
скоротити час обробки та досягти необхідних параметрів якості поверхні під час
механічної обробки [47].
Розглянуті етапи проєктування дозволяють технологу, який займається
виготовленням прес-форм, а також конструктору, який розробляє вироби з ПКМ та
прес-форми, більш повно ознайомитися з процесами, що відбуваються під час
виготовлення та експлуатації прес-форм.
Особливості геометрії деталей прес-форм, які послідовно випливають із
геометрії виробу з ПКМ, спроєктованого конструктором, впливають на рішення,
що приймаються під час підготовки виробництва для обробки прес-форм, а також
на вибір обладнання та інструменту для створення формоутворювальних
поверхонь деталей.
Таким чином, використання послідовного проєктування виробів литтєвих
прес-форм і розробки керуючих програм для ЧПК з метою впровадження нової
технології фрезерування формоутворювальних поверхонь має суттєве значення для
технологів-машинобудівників у галузі отримання деталей із ПКМ.
3.3 Результати застосування технології програмування фрезерної
обробки формоутворювальних поверхонь залежно від напрямку руху
розплаву в різних порожнинах прес-форм
На прикладі обробки формоутворювальних деталей прес-форм для виробів
«Заглушка» розглянемо складання керуючих програм для верстатів із ЧПК.
Відносно точки інжекції визначено головний вектор течії розплаву
відповідно до методики математичного моделювання руху розплаву. Для деталі

56
«Заглушка» це показано на рисунку 3.13. Для вибору раціональної траєкторії
макрорельєфу під час фрезерування необхідно визначити коефіцієнт подібності для
кожної з найпростіших поверхонь прес-форм і розрахувати їх за формулами
відносно визначеної точки інжекції.
Для цього потрібно: Розташувати формоутворювальні поверхні відносно
точки інжекції деталі з ПКМ; Виділити порожнини, через які рухатиметься
матеріал; Нанести розміри, відповідні розмірам формоутворювальних деталей
прес-форм; Визначити коефіцієнти подібності. Згідно з рекомендованими
значеннями кутів напрямку макрорельєфу призначити необхідний кут для
забезпечення параметрів технологічного циклу лиття.

Рисунок 3.13 – Напрямок течії розплаву деталі «Заглушка» відповідно до
математичного моделювання
Таким чином, деталь «Заглушка» має одну найпростішу поверхню розміром
18,3х19 мм, для якої обирається раціональна траєкторія фрезерування.
Для деталі «Заглушка» з коефіцієнтом подібності k=0,96 раціональним кутом
фрезерування буде α=45∘. Прес-форма для деталі «Заглушка» має 16 гнізд, вісім з
яких оброблялися з раціональним кутом α=45∘, а решта гнізд – з кутом α=90∘.
Такий підхід дозволяє провести порівняльний аналіз експериментальних

57
досліджень обробки прес-форм і визначити залежність зносу, шорсткості та
продуктивності технологічного циклу лиття від обраного кута фрезерування.
Після вибору кутів α, за якими рухатиметься обробний інструмент, необхідно
спроєктувати вибрану траєкторію фрезерування на формоутворювальні поверхні
деталей прес-форм і розробити керуючу програму для верстатів із ЧПК у CAM-
системі Unigraphics NX.
Формуємо траєкторію фрезерування на формоутворювальних поверхнях
деталей прес-форм: пуансона (рисунок 3.14, а) і матриці (рисунок 3.14, б). Для
кожної поверхні та кожного гнізда використовується власна траєкторія обробки..

Рисунок 3.14 – Траєкторія обробки пуансона деталі «Заглушка» (а) і
траєкторія обробки матриці деталі «Заглушка» (б)
У ході експериментальних досліджень було виготовлено 38 матриць і
пуансонів для прес-форм деталей із ПКМ. На рисунку 3.15 представлені оброблені
формоутворювальні деталі прес-форми – пуансон і матриця для виробу
«Заглушка».

Рисунок 3.15 – Формоутворювальні деталі прес-форми для виробу
«Заглушка»

58
Таким чином, оброблені формоутворювальні деталі з різним кутом α
(рисунок 3.16) відносно головного вектора течії розплаву є частиною прес-форм
(рисунок 3.17). У результаті їх роботи отримано дані експериментальних
досліджень щодо залежності зносу, шорсткості та продуктивності технологічного
циклу лиття від вибраного кута фрезерування.

а б
Рисунок 4.25 – Траєкторія обробки восьми гнізд матриці деталі «Заглушка» з
α=45∘ (а) і траєкторія обробки восьми гнізд матриці деталі «Заглушка» з α=90∘ (б)

Рисунок 3.17 – Литтєві прес-форми, оброблені в ході експериментальних
досліджень
Отримання результатів досліджень щодо залежності зносу, шорсткості та
продуктивності технологічного циклу лиття від вибраного кута фрезерування
проводилося на виробничій ділянці за допомогою термопластавтоматів (рисунок
3.18) у процесі виготовлення готових деталей із ПКМ (рисунок 3.19).

59

Рисунок 3.18 – Приклад термопластавтомата, застосовуваного для
отримання результатів експериментальних досліджень

Рисунок 3.19– Деталь «Заглушка», отримана в ході експериментальних
досліджень
Результати застосування технології програмування фрезерної обробки
формоутворювальних поверхонь залежно від напрямку руху розплаву в різних
порожнинах прес-форм можуть бути використані для виконання робіт і досліджень
деталей із ПКМ різних конструкцій і розмірів.
У процесі виробничої реалізації нової технології спрямованого формування
макрорельєфу при фрезеруванні виконано великий обсяг роботи з аналізу
геометричних особливостей і проливності деталей із ПКМ, програмування
фрезерних операцій у CAM-системах на основі рекомендацій щодо вибору
напрямку траєкторії фрезерування, виготовлення формоутворювальних деталей
прес-форм.

60
Проаналізовано великий обсяг даних щодо роботи прес-форм під час їх
експлуатації, а також величини зносу формоутворювальних поверхонь протягом
тривалого часу на різних часових проміжках, які характеризують різну кількість
циклів роботи прес-форми та кількість отриманих виробів із ПКМ під час
технологічного циклу лиття.
3.4 Результати впливу технології спрямованого формування
макрорельєфу на формоутворювальних поверхнях при фрезеруванні на
якість, продуктивність та зносостійкість прес-форм
У ході роботи виконані заміри продуктивності технологічного циклу лиття
під час отримання виробів із ПКМ на литтєвих термопластавтоматах, зносу та
величини шорсткості формоутворювальних поверхонь деталей для 38 литтєвих
прес-форм.
Проте для скорочення обсягу викладених даних і результатів практичної
реалізації впровадження нової технології спрямованого формування макрорельєфу
при фрезеруванні розглядатимемо 4 прес-форми для виробів із ПКМ.
Виходячи з даних креслень деталей із ПКМ, вимоги щодо допустимої
шорсткості та допустимого зносу поверхонь прес-форм, зумовлені агресивним
впливом матеріалу ПКМ на формоутворювальні поверхні, зведені в таблицю 3.2.
Таблиця 3.2 – Вимоги до поверхонь прес-форм
Параметр Значення
Пресс-форма 1800–4103 0606–1022 1800–4064 1800–4076
Задана шорсткість, Ra 0,4 0,4 0,5 0,4
Допустима шорсткість, Ra 0,63 0,63 1,25 1,25
Допустимий знос, мкм 10 10 20 20
У процесі отримання готових деталей із ПКМ на вбудованому програмному
забезпеченні термопластавтоматів виконані заміри продуктивності циклу лиття для
гнізд, виготовлених за технологією спрямованого формування макрорельєфу під
час фрезерування, та гнізд, виготовлених за серійною технологією. Результати
зведені в таблицю 3.3. Під час замірів у першому випадку вимагалося заповнити

61
порожнину, виготовлену за технологією спрямованого формування макрорельєфу,
а в другому — порожнину, виготовлену за серійною технологією.
В усіх розглянутих випадках інші порожнини блокувалися й не
заповнювалися, таким чином отримано результати замірів часу технологічного
циклу лиття. Скорочення часу лиття розраховувалося від часу лиття за серійною
технологією.
Таблиця 3.3 – Зміна часу технологічного циклу лиття залежно від методу
обробки

Результати зміни часу технологічного циклу лиття залежно від застосованої
технології обробки представлені у вигляді гістограми (рисунок 3.20). Видно, що
використання нової технології спрямованого формування макрорельєфу під час
фрезерування прес-форм дозволяє зменшити час заповнення порожнин на 25 %
порівняно із серійною технологією.

62

Рисунок 3.20 – Гістограма підвищення продуктивності прес-форм у
результаті застосування нової технології спрямованого формування макрорельєфу
при фрезеруванні

Більш висока інтенсивність заповнення прес-форми при використанні
раціональної траєкторії обробки формоутворювальних поверхонь свідчить, що така
траєкторія створює найбільш сприятливий напрямок макрорельєфу, який
збігається з напрямком течії розплаву.
У процесі експлуатації прес-форм виконані заміри зносу
формоутворювальних поверхонь кожні 10 тис. циклів змикання прес-форми за
допомогою мікроскопа. Видно, що при застосуванні нової технології спрямованого
формування макрорельєфу при фрезеруванні знос і кількість дефектів на
формоутворювальній поверхні значно менші, що ілюструється знімками з
електронного мікроскопа (рисунок 3.21).
Результати замірів зведені в таблицю 3.4. На основі цих результатів
побудовані графіки залежності зносу від кількості циклів при обробці за серійною
технологією та методом спрямованого формування макрорельєфу (рисунок 3.22).

63

а

б
Рисунок 3.21 – Результати вимірювання зносу формоутворювальної
поверхні, обробленої за новою технологією (а), і вимір зносу
формоутворювальної поверхні, обробленої за серійною технологією (б)
Вимірювання зносу проводилося на поверхнях деталей литтєвих прес-форм,
схильних до абразивного зносу внаслідок течії по формоутворювальних поверхнях
матеріалу ПКМ. Через конструктивні особливості мікроскопа та геометрію
формоутворювальних деталей прес-форм не було можливості проводити
вимірювання зносу на всіх поверхнях, тому вимірювання здебільшого
виконувалися на формоутворювальних пуансонах і знаках.
Пляма зносу в окремих випадках досягала 5 мм, однак, виходячи з
конструкторської документації на литтєві деталі з ПКМ, часто регламентується
лише величина зносу, без урахування її площі. Це пов'язано з особливостями
експлуатації литтєвих деталей з ПКМ, отриманих методом лиття під тиском у
литтєвих прес-формах.
Таблиця 3.4 – Зміна зносу залежно від кількості циклів роботи прес-форми

64
Пресс- Метод Знос залежно від кількості циклів, мкм Середній знос Зміна
форма обробки на тис. циклів, зносу,
10 20 30 40 50 60 мкм, мкм %
тис. тис. тис. тис. тис. тис.
1800– «Нова» 0 0 1..2 2..3 3 3
0,05
4103 технологія
45
Серийна 0 1 2..3 3..5 5 5..6
0,092
технологія
0606– «Нова» 0 1 1..2 2 2..3 3..4
0,058
1022 технологія
37
Серийна 1 2..3 2..3 3..4 4..6 5..6
0,092
технологія
1800– «Нова» 0 1 1..2 2 2..4 3..5
0,066
4064 технологія
34
Серийна 1 2..3 2..3 3..4 5..6 5..7
0,1
технологія
1800– «Нова» 0 1 1..2 1..2 2 2..3
0,041
4076 технологія
45
Серийна 0 2 2..3 3..4 4 4..5
0,075
технологія
Результати зміни зносу на формоутворювальних поверхнях залежно від
застосованої технології обробки представлені у вигляді гістограми (рисунок 3.23).
Видно, що використання нової технології спрямованого формування макрорельєфу
при фрезеруванні прес-форм дозволяє зменшити знос на формоутворювальних
поверхнях на 45 % порівняно із серійною технологією.

65

Рисунок 3.22 – Графіки залежності зносу формоутворювальних поверхонь
прес-форм від кількості циклів та технології фрезерування

Рисунок 3.23 – Гістограма зменшення зносу формоутворювальних
поверхонь прес-форм у результаті застосування нової технології спрямованого
формування макрорельєфу при фрезеруванні

66
Під час отримання виробів із ПКМ прес-форми зазнають інтенсивного
зношування, що призводить до зміни сформованого макрорельєфу. Це
відображається на величині шорсткості формоутворювальних поверхонь.
Виконано заміри величини шорсткості кожні 30 тис. циклів змикання прес-форми
за допомогою профілометра. Видно, що при застосуванні нової технології
спрямованого формування макрорельєфу при фрезеруванні, порівняно з
використанням серійної технології, значення шорсткості змінюється повільніше.
Таблиця 3.5 – Зміна шорсткості залежно від кількості циклів роботи прес-
форми
Прес- Метод обробки Шорсткість в залежності від Зміна шорсткості,
форма кількості циклів, Ra %
0 30 тис. 60 тис.
1800– «Нова» технологія 0,39 0,43 0,45 13
4103 Серійна 0,39 0,44 0,52
технологія
0606– «Нова» технологія 0,4 0,44 0,46 4
1022 Серійна 0,4 0,46 0,48
технологія
1800– «Нова» технологія 0,38 0,48 0,56 25
4064 Серійна 0,38 0,52 0,75
технологія
1800– «Нова» технологія 0,39 0,42 0,47 8
4076 Серійна 0,39 0,43 0,51
технологія
Результати зміни шорсткості Ra на формоутворювальних поверхнях залежно
від кількості циклів роботи прес-форми представлено на рисунках 3.24, 3.25, 3.26,
3.27. Видно, що при фрезеруванні формоутворювальних поверхонь за новою

67
технологією спрямованого формування макрорельєфу зміна шорсткості
відбувається повільніше.

Рисунок 3.24 – Зміна шорсткості Ra на формоутворювальних поверхнях
прес-форми 1800–4103 протягом 60 тис. циклів роботи прес-форми

Рисунок 3.25 – Зміна шорсткості Ra на формоутворювальних поверхнях
прес-форми 0606–1022 протягом 60 тис. циклів роботи прес-форми

Рисунок 3.26 – Зміна шорсткості Ra на формоутворювальних поверхнях прес-
форми 1800–4064 протягом 60 тис. циклів роботи прес-форми

68

Рисунок 3.27 – Зміна шорсткості Ra на формоутворювальних поверхнях прес-
форми 1800–4076 протягом 60 тис. циклів роботи прес-форми
В результаті аналізу середнього зносу та середньої зміни шорсткості на
тисячу циклів роботи прес-форми, виходячи з пред'явлених вимог, можна
визначити ресурс прес-форм для випадку застосування ТНФМ і обробки
формоутворювальних поверхонь за серійною технологією, яка не враховує
напрямок макрорельєфу (таблиця 3.6).
Гістограма зміни ресурсу виготовлених прес-форм у результаті застосування
нової технології спрямованого формування макрорельєфу при фрезеруванні
формоутворювальних поверхонь прес-форм показана на рисунку 3.28.
Таблиця 3.6 – Визначення ресурсу виготовлених прес-форм

69

Рисунок 3.28 – Зміна ресурсу виготовлених прес-форм у результаті
застосування нової технології спрямованого формування макрорельєфу при
фрезеруванні формоутворювальних поверхонь прес-форм
У результаті замірів встановлено, що застосування методу спрямованого
формування макрорельєфу дозволяє збільшити продуктивність циклу лиття до 25
%, знизити знос формоутворювальних поверхонь на 45 % та підвищити
зносостійкість прес-форм. Експериментально доведено позитивний вплив
застосування методу спрямованого формування макрорельєфу на зношуваність
формоутворювальних поверхонь і продуктивність технологічного процесу лиття.
Відхилення отриманих даних у результаті експериментальних досліджень
при фрезеруванні формоутворювальних поверхонь прес-форм від теоретичного
аналізу моделювання процесу формування макрорельєфу становить не більше 7 %.
Таким чином, проведені теоретичні дослідження та сформульовані рекомендації
можна вважати адекватними.
Висновок до розділу 3
1. Проведено математичне моделювання руху потоку розплаву для 38
деталей із ПКМ з метою визначення головних векторів руху розплаву відносно
точки інжекції.
2. Виконано дослідження для визначення функціонального зв’язку
шорсткості оброблюваної поверхні від призначених режимів фрезерування

70
формоутворювальних поверхонь сталей 38ХНМ та 40Х13. Отримано емпіричні
математичні моделі, за допомогою яких призначено режими фрезерування для
формоутворювальних поверхонь прес-форм.
3. Проаналізовано 38 формоутворювальних деталей прес-форм для
виробів із ПКМ за технологією спрямованого формування макрорельєфу при
фрезеруванні. У процесі виготовлення деталей із ПКМ проведено заміри
продуктивності циклу лиття, зносу та шорсткості формоутворювальних поверхонь.
4. Встановлено, що застосування технології спрямованого формування
макрорельєфу при фрезеруванні дозволяє підвищити продуктивність циклу лиття
до 25 % і знизити знос деталей прес-форм на 45 %.

71
Розділ 4 Охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях
4.1 Вимоги охорони праці під час виконання робіт на металообробних
верстатах фрезерної групи
Перед установленням фрези необхідно перевіряти цілісність та правильність
заточування пластин.
Пластини повинні бути без викришених місць, тріщин, припікання.
Різальний інструмент не повинен мати затуплених кромок.
Для установлення фрез на верстаті або їх заміни необхідно застосовувати
спеціальні пристосування, які запобігають порізу рук працівника.
При установленні фрез на оправку їхні зуби необхідно розміщувати в
шаховому порядку.
Для підтримування фрези під час вибивання її зі шпинделя необхідно
застосовувати еластичні прокладки.
Не дозволяється підтримувати фрезу рукою без відповідних засобів
індивідуального захисту рук.
Фрезерну оправку або фрезу необхідно закріплювати в шпинделі ключем
тільки після ввімкнення коробки швидкостей для запобігання провертанню
шпинделя.
Не дозволяється затискувати та відтискувати фрезу ключем на оправці
ввімкненням електродвигуна, а також залишати ключ на головці затяжного болта
після установлення фрези або оправки.
Після установлення та закріплення фрези необхідно перевіряти її радіальне
та торцеве биття, яке не повинно перевищувати 0,1 мм.
При швидкісному фрезеруванні необхідно застосовувати огородження та
пристосування для уловлювання та видалення стружки (спеціальні
стружковідвідники, прозорі екрани).
Оброблювані деталі та пристосування, особливо базові та кріпильні поверхні,
що прилягають одна до одної, перед установленням на верстат необхідно

72
очищувати від стружки та мастила для забезпечення правильного установлення їх
та досягнення міцності закріплення.
Отвір шпинделя, хвостовик оправки або фрези, поверхню перехідної втулки
перед установленням у шпиндель необхідно очищувати та протирати, забоїни -
усувати. При встановленні хвостовика інструменту в отвір шпинделя хвостовик
повинен сідати щільно, без люфту.
Оброблювану деталь необхідно закріплювати в місцях, що розташовані
якомога ближче до оброблюваної поверхні. Для закріплювання деталей до
необроблених поверхонь необхідно застосовувати лещата та пристосування з
насічкою на притискних губках.
При використанні для закріплювання деталей пневматичних, гідравлічних та
електромагнітних пристосувань трубки, по яких подається повітря або рідина, а
також електрична проводка повинні бути захищені від механічних пошкоджень.
При заміні або вимірюванні оброблюваної деталі верстат необхідно
зупинити, а різальний інструмент - відвести.
Виконувати роботи на верстаті з необгородженою фрезою необхідно із
застосуванням відповідних засобів індивідуального захисту.
Під час роботи на верстаті необхідно уникати накопичення стружки на фрезі
та оправці. Стружку від обертової фрези необхідно періодично видаляти пензликом
з ручкою завдовжки до 250 мм.
В універсальних фрезерних консольних верстатах та верстатах з хрестовим
столом завширшки до 630 мм тривалість зупинення шпинделя (без інструменту)
після його вимкнення не повинна перевищувати 6 с.
У горизонтально-фрезерних та вертикально-фрезерних верстатах заввишки
до 2,5 м задня частина шпинделя разом з виступним кінцем гвинта для
закріплювання інструменту, а також кінець фрезерної оправки, який виступає з
підтримки, повинні бути відгороджені знімними кожухами.
На вертикально-фрезерних верстатах для закріплювання фрез необхідно
застосовувати спеціальні механічні пристосування (шомполи, штревелі тощо).

73
Конструкція збірних фрез повинна передбачати надійне та міцне закріплення
в корпусі фрези зубів або пластин з твердого сплаву, яке унеможливлює їх
випадіння під час роботи.
Копіювальні свердлильно-фрезерні та фрезерні верстати повинні бути
обладнані кінцевими вимикачами для здійснення вимикання фрезерних та
свердлильних кареток.
Привід до бабки нарізнофрезерних верстатів повинен бути огороджений.
метою видалення шляхом спалювання за допомогою окислення, а також інших
процесів термічного оброблення, таких як піроліз, газифікація, плазмовий процес,
якщо речовини, що утворюються в результаті термічного оброблення, у
подальшому спалюються;
Поздовжньо-фрезерні стругальні верстати повинні бути обладнані
обмежувачами граничного перерізу заготовок, що пропускаються через верстат.
Обмежувачі повинні бути установлені перед подавальними пристроями.
Подавальні пристрої повинні бути закриті щитками або кожухами, а
неробоча частина нижніх ножових валів - висувним огородженням відповідно до
ширини оброблюваного матеріалу.
На фрезерних верстатах оброблювані деталі повинні бути міцно закріплені у
спеціальних пристосуваннях (полозках, каретках, шаблонах, цулагах) або міцно
утримуватись посильними механізмами верстата.
На фрезерних верстатах з нижнім розміщенням шпинделя для обробки
заготовок різальним фрезерним інструментом діаметром більше 200 мм або
збірними фрезами повинні бути установлені додаткові кронштейни для
утримування верхньої частини шпинделя.
Фрезерні верстати повинні бути оснащені:
− блокувальним пристроєм для унеможливлення ввімкнення верстата у разі
застопорення шпинделя;

74
− надійним закріпленням шпинделів та різального інструменту для
унеможливлення самовідгвинчування їх під час обертання в різних
напрямках;
− пристосуванням для фіксації шпиндельних насадів верстатів.
Огородження різальних інструментів копіювальних верстатів з верхнім
розміщенням шпинделя у разі заглиблення інструменту в заготовку повинно
закривати решту його частини, а у разі виходу інструменту із заготовки повністю
його огороджувати.
На фрезерних верстатах з нижнім розміщенням шпинделя діаметр отвору в
столі для шпинделів не повинен перевищувати діаметра шпинделя більше ніж на
30 мм.
Фрезерні верстати з механічним подаванням заготовок (у тому числі
карусельно-фрезерні та копіювально-фрезерні) повинні бути оснащені
пристосуванням для закріплення до стола шаблонів. Шаблони повинні бути
оснащені пристосуванням для надійного закріплювання оброблюваних деталей.
4.2 Вимоги охорони праці для оператора верстатів з ЧПК
Загальні положення
Данні вимоги з охорони праці направлені на забезпечення безпечних умов
праці при виконанні робіт на верстаті з ЧПК. Вимоги розроблені на основі
Державних нормативних актів з охорони праці: «Порядок опрацювання і
затвердження роботодавцем нормативних актів з охорони праці, що діють на
підприємстві» № 132 від 21.12.1993, «Положення про розробку інструкцій з
охорони праці», «Типове положення про порядок проведення навчання і перевірки
знань з питань охорони праці та Переліку робіт з підвищеною небезпекою» № 15
від 26.01.2005, «Правила охорони праці під час роботи з інструментом та
пристроями» № 966 від 19.12.2013.
На операторів верстатів з числовим програмним керуванням (ЧПК)
поширюються загальні правила безпеки при роботі на металорізальних верстатах.
Оператор зобов’язаний:

75
- дбати про особисту безпеку і здоров’я, а також безпеку і здоров’я
оточуючих людей в процесі виконання будь-яких робіт чи під час перебування на
території училища;
- знати і виконувати вимоги нормативно-правових актів з охорони праці,
правила поводження з машинами, механізмами, устаткуванням та іншими засобами
виробництва, користуватися засобами колективного та індивідуального захисту;
- проходити у встановленому законодавством порядку попередні та
періодичні медичні огляди.
Робоче місце оператора верстатів з ЧПК є постійним.
До роботи на верстаті з ЧПК допускаються особи, які пройшли медичний
огляд, навчання, освоїли безпечні прийоми виконання робіт, пройшли первинний
інструктаж на робочому місці.
Дотримуватися Правил внутрішнього трудового розпорядку, виконувати
вимоги правил пожежної безпеки, виконувати тільки доручену роботу.
Під час роботи на оператора верстатів з ЧПК можуть впливати такі
небезпечні й шкідливі виробничі чинники:
- рухомі механізми і частини устаткування;
- недостатня освітленість робочої зони;
- можливість ураження електричним струмом;
- підвищена і знижена температура, вологість повітря;
- підвищений рівень шуму;
- падаючі предмети, заготовки, матеріали;
- гострі кромки інструменту, деталей;
- пари охолоджувальної рідини;
- підвищена температура деталей, інструменту, стружки.
Користуватися справними інструментами, пристосуваннями і тільки за їх
прямим призначенням.

76
Утримувати в чистоті і порядку робоче місце, не захаращувати сторонніми
предметами проходи, проїзди, а також підходи до місць розташування первинних
засобів пожежогасіння.
Оператор верстатів з ЧПК повинен бути забезпечений таким спецодягом і
ЗІЗ:
- костюм бавовняний;
- черевики робочі;
Окуляри захисні.
Забороняється розміщувати матеріали і готові вироби в проходах і проїздах,
на підлозі поблизу робочого місця.
Відходи слід зберігати в спеціальних ящиках і кожну зміну прибирати.
Обтиральні та змащувальні матеріали повинні зберігатися в металевих
ящиках, що щільно закриваються.
Під час виконання роботи оператор з ЧПК повинен дотримуватись
санітарних норм та правил особистої гігієни:
- приступати до роботи у засобах індивідуального захисту;
- прийняти і утримувати на протязі зміни робоче місце в чистоті й порядку;
- зберігати і приймати їжу тільки у відведених місцях;
- після роботи вимити руки милом.
Вимоги безпеки до початку роботи
Привести в порядок робочий одяг і взуття:
- застебнути всі ґудзики на спецодязі;
- працювати в головному уборі, який щільно облягає голову, волосся повинні
бути надійно укриті;
- взуття повинно надійно захищати ноги від попадання на них стружки, бруду
і пилу. (Працювати на верстатах в легкому взутті - тапочках, сандалях, сланцях,
босоніжках - Не дозволяється).
Переконайся у справному стані верстата, привести до ладу робоче місцею.

77
Забезпечити достатню мастила верстата, перевірити рівень масла,
охолоджувальної рідини в призначених для нього резервуарах.
Перевірити наявність, справність і міцність кріплення:
- огорож зубчастих коліс, приводних ременів, валиків, приводів, шпинделя і
т.д., а також струмоведучих частин електроапаратури (пускачів, рубильників,
трансформаторів);
- запобіжних пристроїв захисту від стружки і пристроїв подачі
охолоджуючих масел і мастильно-охолоджуючих рідин (МОР).
При необхідності відрегулювати місцеве освітлення верстата так, щоб робоча
зона була достатньо освітлена і світло не потрапляв прямо в очі. (Користуватися
місцевим освітленням з напругою понад 36 вольт забороняється.)
Перевірити наявність індивідуальних доданих верстата підйомних пристроїв
і захватних пристосувань згідно спеціальної інструкції.
Перевірити справність верстата на холостому ходу, в ручному та
автоматичному режимах, при цьому переконатися в справній дії:
- органів управління - електричних кнопкових пристроїв гальм, підйомних і
подавальних пристроїв;
- систем змащення й охолодження, що забезпечують нормальну і
безперебійну подачу мастила і МОР;
- фіксації важелів включення і перемикання, що забезпечують неможливість
самовільного перемикання з холостого ходу на робочий;
- затискні пневмопатронів, механізованих затискних пристосувань.
Переконатися у відсутності заїдань або зайвої слабини в рухомих частинах
верстата (особливо в шпинделі, в передній бабці, при поздовжніх, поперечних або
вертикальних ходах супорта або столу).
У разі несправності верстата та обладнання негайно повідом про це
відповідальній особі і, до усунення несправності, до роботи не приступай.
(Працювати на несправних і на що не мають необхідних захисних огороджень
верстатах забороняється.)

78
Приготувати гачок для видалення стружки, щітку для змітання стружки,
ключі та інший необхідний інструмент.
Перед обробкою металів з відлітаючою стружкою, при відсутності
спеціальних захисних пристроїв одягни окуляри або запобіжний щиток з прозорого
матеріалу.
Дерев'яні трапи, що знаходиться під ногами повинні бути завжди справними.
Перевірити надійність спрацьовування блокувань кінцевих вимикачів, що
оберігають вузли верстата від ударів і поломок.
Перед кожним включенням верстата попередньо переконатися, що пуск
верстата нікому не загрожує небезпекою.
Вимоги безпеки під час роботи
Отримати завдання від майстра в/н
Виконувати тільки ту роботу, яка доручена майстром в/н.
Постійно спостерігай за роботою верстата з ЧПК в процесі роботи:
- за сигналізації на панелі управління електронного пристрою;
- за контрольним точкам програм (повернення робочих органів верстата «в
початковий стан», «сталість точки зміни інструменту» в одній і тій же позиції та
ін.);
- за характером і величиною лінійних переміщень і обертальних рухів
робочих органів верстата та іншого обладнання;
- за відхилень характеру і рівня шуму різних механізмів;
- за чіткості виконання вузлами обладнання з ЧПК різних технологічних
команд.
Не допускай роботу на верстаті з ЧПК по зношеним або деформованим
програмним носіям.
Стеж за чистотою та справністю стрічкопротяжних пристроїв введення
програмних носіїв.
При переналагодженні з обробки деталі одного найменування на інше зверни
увагу на правильну розстановку упорів, що визначають точки «вихідного стану»

79
робочих органів для початку роботи за програмою. Пам'ятай, що неправильно
встановлені упори можуть призвести до ударів рухомих органів устаткування про
нерухомі і обертові.
Для запобігання ударів інструменту та робочих органів устаткування про
інші органи у разі збоїв і відмови, обмежуй величину переміщення рухомих органів
від можливих ударів установкою такого положення кінцевих вимикачів, яке
автоматично виключає аварійну ситуацію.
Уважно стежте за станом ріжучого інструменту. Постійно пам'ятай, що
несвоєчасна зупинка верстата при поломки інструмента може призвести до тяжких
наслідків.
При заміні зношеного програмоносія або використанні нового обов'язково
перевір його правильність при роботі верстата на холостому ходу без деталі, а
правильність відпрацювання самої програми перевір в режимі «відпрацювання
програми без переміщень».
Будьте особливо уважними і обережними при обробці першого деталі після
переналагоджень або зміни програмоносія. Не допускати при цьому введення в
систему управління максимальних значень переміщень з коригуючого перемикача
в сторону деталі.
Повір розміри і форму заготовок. У разі відхилення розмірів і форми
заготовки від креслення заготовки (закладених в програму обробки деталі) негайно
повідомте про це начальнику цеха.
Слід завжди пам'ятати, що значне перевищення припусків на обробку щодо
розрахункових, при обробці на верстаті з ЧПК може призвести до неприпустимо
великих перевантажень, вильоту деталі, поломок інструменту і верстата.
Про всі помічені недоліки в програмах обробки негайно повідом майстра в/н.
Не допускати попадання МОР на клемники, роз'єми, датчики та інше
електрообладнання і елементи автоматики. У разі наявності цих недоліків прийми
заходів до їх усунення.

80
У разі виникнення будь-яких несправностей в процесі роботи, або відхилень
від нормальної роботи, негайно повідомити майстра в/н.
Звертайте особливу увагу на технічний стан затискних елементів
пневмопатронів, стежте за їх справною роботою і вимагай систематичної чищення.
Пам'ятай, що нечітка робота затискних елементів може привести до вильоту деталі
в процесі обробки.
При виникненні зносу затискних елементів віднови їх працездатність. При
цьому суворо дотримуйтесь параметри виточок (діаметр, глибина, висота, ширина)
у відповідності з програмою обробки (технологією) конкретної деталі.
Невиконання цих умов так само може привести до вильоту деталі, або ж до врізання
в затискні елементи.
Не залишайте увімкнене або працююче обладнання з ЧПК без нагляду. У разі
короткочасного відлучення від верстата повністю вимкніть все обладнання.
Не допускай небезпечних прийомів і методів роботи на верстатах з ЧПК.
Всі підготовчі роботи на верстатах з ЧПК проводь в їх знеструмленому стані
або в режимі «Налагоджування»:
- по установці і заміні інструменту, пристосувань, патронів, заготовок і
деталей і т.д.;
- по установці упорів «вихідного стану» і кінцевих вимикачів;
- за регулюванню механічних вузлів і систем змащення.
Не працюйте без огорожі обертових частин в робочій зоні верстата.
Не втручайся в автоматичний цикл роботи верстата за допомогою
перемикачів, кнопок, інших елементів на панелях управління верстата,
електронного пристрою та іншого обладнання крім «Припинення загального
циклу».
Уважно стався до сигналам, що подається з вантажопідйомних пристроїв і
рухомого транспорту, не перебувати під піднятим і рухомим вантажем.
Вимоги безпеки після закінчення роботи.
Повністю вимкни верстати та обладнання.

81
Приведи в порядок робоче місце:
- прибрати верстат від стружки, окалини і бруду;
- протерти верстат та інше обладнання.
Змастити всі рухомі частини і механічні вузли верстата маслом. Зверни
особливу увагу на стан напрямних, ходових гвинтів, вузлів зміни інструменту,
постійно підтримуй їх в чистоті.
Доповісти майстру в/н про всі, навіть найменших і незначних, несправностях
верстата і устаткування.
Зняти робочий одяг і взуття, прибери їх у спеціально відведене для них місце,
переберися і перевзуйся в чистий одяг і взуття.
Виконай індивідуальні вимоги щодо особистої гігієни тіла.
Вимоги безпеки в аварійних ситуаціях
Причинами аварійної ситуації, що можуть призвести до нещасних випадків,
можуть бути: виліт деталей, які подаються до ріжучого інструменту, ураження
електрострумом, відсутність огородження і захисних засобів на рухомих частинах
обладнання, падіння з висоти, падіння предметів, загорання лаків, мастик,
поранення, опіки та інше.
При виникненні аварійної ситуації необхідно: припинити роботу, відімкнути
верстати попередити про те, що сталося, майстра в/н.
При всіх аварійних ситуаціях чітко виконувати вказівки майстра в/н

82
Загальні висновки
Вирішено завдання підвищення зносостійкості прес-форм, продуктивності
технологічного циклу та якості виробів із полімерних композиційних матеріалів
для різних галузей машинобудування, що дозволяє знизити собівартість
виготовлених виробів і підвищити конкурентоспроможність вітчизняних
підприємств на світовому ринку.
1. У результаті проведеного аналізу літератури та досвіду підприємств
встановлено вплив траєкторії обробки та сформованого при цьому макрорельєфу
на зносостійкість формоутворювальних поверхонь і час заповнення прес-форм.
2. Проведено математичне моделювання процесу заповнення порожнин
за допомогою програми SolidWorks для встановлення залежності часу заповнення
прес-форми від макрорельєфу формоутворювальної поверхні. У процесі
моделювання різних схем обробки за траєкторією з різним кутом відносно
головного вектора руху розплаву встановлено, що напрямок макрорельєфу на
формоутворювальних поверхнях впливає на такі параметри технологічного циклу,
як час заповнення та час охолодження в прес-формі. При раціональному напрямку
макрорельєфу час заповнення прес-форми скорочується на 25 %.
3. Відтворено методику досліджень процесу фрезерування
формоутворювальних поверхонь прес-форм у лабораторних і виробничих умовах з
урахуванням геометричних параметрів деталей прес-форм при складанні керуючих
програм для станків із ЧПУ з метою підвищення їхньої зносостійкості.
4. Для проведення досліджень виготовлено 38 найменувань прес-форм
різних розмірів і форм. Проведені порівняльні дослідження показали, що
продуктивність технологічного циклу зросла на 25 %, знос формоутворювальних
поверхонь зменшився на 45 %, а собівартість кінцевих виробів знизилася на 20–30
%.
5. Розроблено алгоритм для складання керуючих програм фрезерування
на станку з ЧПУ з урахуванням розмірів і форм поверхонь, необхідної шорсткості

83
та напряму траєкторії фрезерування, яка забезпечує раціональний макрорельєф на
формоутворювальних поверхнях прес-форм.
6. Застосування нової технології спрямованого формування
раціонального макрорельєфу дозволило знизити знос вироблених деталей прес-
форм на 45 % і підвищити продуктивність на 25 %, що призвело до зниження
собівартості кінцевих виробів на 20–30 %.

84
Список використаної літератури
1. Скиба М. Є., Солодкий С. М., Клименко С. А. Технологічне
забезпечення якості обробки деталей машин : навч. посіб. Хмельницький
: ХНУ, 2017. 234 с.
2. Петруха Ю. В., Фролов В. К., Сохань С. В. Технології виготовлення
деталей складної форми. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. 285 с.
3. Петруха Ю. В., Фролов В. К., Сохань С. В. Основи технологій
формоутворення складнопрофільних деталей. Київ : КПІ ім. Ігоря
Сікорського, 2019. 312 с.
4. Дружинін А. О. Основи автоматизованого виробництва та ЧПК-
обробки : навч. посіб. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018. 210 с.
5. Клименко С. А., Мельничук П. П., Якимчук М. В. Якість поверхні та
експлуатаційні властивості деталей машин : навч. посіб. Житомир :
ЖДТУ, 2017. 256 с.
6. Криворучко Д. В., Вірченко Г. А. Основи технології
машинобудування : навч. посіб. Харків : НТУ «ХПІ», 2020. 280 с.
7. Скиба М. Є., Яцун В. В. Технологічні основи формування точності
при механічній обробці : навч. посіб. Хмельницький : ХНУ, 2016. 198 с.
8. Основи CAD/CAM/CAE-технологій у машинобудуванні : навч.
посіб. / за ред. О. В. Зінченка. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. 244
с.
9. Програмування верстатів з ЧПК : навч. посіб. / за ред. В. М. Кухаря.
Дніпро : НТУ «Дніпровська політехніка», 2020. 236 с.
10. Системи автоматизованого проєктування технологічних
процесів у машинобудуванні : навч. посіб. Львів : Видавництво Львівської
політехніки, 2019. 228 с.
11. Groover M. P. Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials,
Processes, and Systems. 7th ed. Hoboken : Wiley, 2020. 1026 p.
12. Kalpakjian S., Schmid S. Manufacturing Engineering and

85
Technology. 8th ed. Hoboken : Pearson, 2020. 1180 p.
13. Boothroyd G., Knight W. A. Fundamentals of Machining and
Machine Tools. 3rd ed. Boca Raton : CRC Press, 2005. 608 p.
14. Trent E. M., Wright P. K. Metal Cutting. 4th ed. Oxford :
Butterworth-Heinemann, 2000. 446 p.
15. Shaw M. C. Metal Cutting Principles. 2nd ed. New York : Oxford
University Press, 2005. 651 p.
16. Davim J. P., ed. Machining of Hard Materials. London : Springer,
2011. 184 p.
17. Davim J. P., ed. Surface Integrity in Machining. London : Springer,
2010. 208 p.
18. Malkin S., Guo C. Grinding Technology: Theory and Applications of
Machining with Abrasives. 2nd ed. New York : Industrial Press, 2008. 372 p.
19. Marinescu I. D., Hitchiner M., Uhlmann E., Rowe W. B., Inasaki I.
Handbook of Machining with Grinding Wheels. Boca Raton : CRC Press, 2006.
608 p.
20. Childs T., Maekawa K., Obikawa T., Yamane Y. Metal Machining:
Theory and Applications. London : Arnold, 2000. 408 p.
21. Stephenson D. A., Agapiou J. S. Metal Cutting Theory and Practice.
3rd ed. Boca Raton : CRC Press, 2016. 936 p.
22. Byrne G., Dornfeld D., Denkena B. Advancing Cutting Technology.
CIRP Annals. 2003. Vol. 52, no. 2. P. 483–507.
23. Altintas Y. Manufacturing Automation: Metal Cutting Mechanics,
Machine Tool Vibrations, and CNC Design. 2nd ed. Cambridge : Cambridge
University Press, 2012. 366 p.
24. Tlusty J. Manufacturing Processes and Equipment. Upper Saddle
River : Prentice Hall, 2000. 872 p.
25. Weck M., Brecher C. Werkzeugmaschinen. Band 1: Maschinenarten
und Anwendungsbereiche. 6. Aufl. Berlin : Springer Vieweg, 2013. 786 S.

86
26. Weck M., Brecher C. Werkzeugmaschinen. Band 2: Konstruktion
und Berechnung. 8. Aufl. Berlin : Springer Vieweg, 2014. 954 S.
27. Denkena B., Biermann D. Cutting Edge Geometries. CIRP Annals.
2014. Vol. 63, no. 2. P. 631–653.
28. Jawahir I. S., Brinksmeier E., M’Saoubi R., et al. Surface Integrity in
Material Removal Processes. CIRP Annals. 2011. Vol. 60, no. 2. P. 603–626.
29. M’Saoubi R., Outeiro J., Chandrasekaran H., Dillon O., Jawahir I. S.
A Review of Surface Integrity in Machining and Its Impact on Functional
Performance. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2008.
Vol. 1, no. 4. P. 203–211.
30. Denkena B., Grove T. Design and Cutting Edge Preparation of
Cutting Tools. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2012.
Vol. 5, no. 1. P. 1–8.
31. Tönshoff H. K., Denkena B. Spanen: Grundlagen. 3. Aufl. Berlin :
Springer, 2004. 420 S.
32. Tönshoff H. K., Denkena B. Basics of Cutting and Abrasive
Processes. Berlin : Springer, 2013. 399 p.
33. Grzesik W. Advanced Machining Processes of Metallic Materials.
2nd ed. Amsterdam : Elsevier, 2017. 592 p.
34. Grzesik W. Prediction of the Functional Performance of Machined
Components Based on Surface Topography. Journal of Materials Engineering
and Performance. 2016. Vol. 25. P. 4461–4468.
35. Whitehouse D. J. Handbook of Surface and Nanometrology. 2nd ed.
Boca Raton : CRC Press, 2011. 982 p.
36. Leach R., ed. Characterisation of Areal Surface Texture. Berlin :
Springer, 2013. 365 p.
37. Blunt L., Jiang X., eds. Advanced Techniques for Assessment
Surface Topography. London : Kogan Page Science, 2003. 380 p.
38. Benardos P. G., Vosniakos G.-C. Predicting Surface Roughness in

87
Machining: A Review. International Journal of Machine Tools and
Manufacture. 2003. Vol. 43, no. 8. P. 833–844.
39. Davim J. P. Machining: Fundamentals and Recent Advances. London
: Springer, 2008. 339 p.
40. Astakhov V. P. Geometry of Single-Point Turning Tools and Drills:
Fundamentals and Practical Applications. London : Springer, 2010. 431 p.
41. Astakhov V. P. Tribology of Metal Cutting. Amsterdam : Elsevier,
2006. 422 p.
42. Denkena B., Lucas A. Biocompatible Magnesium Alloys as
Absorbable Implant Materials — Adjusted Surface and Subsurface Properties
by Machining Processes. CIRP Annals. 2007. Vol. 56, no. 1. P. 113–116.
43. Fischer U. Injection Molds for Beginners. 3rd ed. Munich : Hanser,
2016. 386 p.
44. Rosato D. V., Rosato D. V. Injection Molding Handbook. 3rd ed.
Boston : Springer, 2000. 1450 p.
45. Kazmer D. O. Injection Mold Design Engineering. 2nd ed. Munich :
Hanser, 2016. 446 p.
46. Wollenhaupt H., Hölker R. Tool and Mold Making. Berlin : Europa-
Lehrmittel, 2018. 312 p.
47. Meckley J. R. Mold Engineering. New York : McGraw-Hill, 1988.
412 p.
48. Pye R. G. W. Injection Mould Design. 4th ed. Shawbury : Longman
Scientific & Technical, 1989. 512 p.
49. Menges G., Michaeli W., Mohren P. How to Make Injection Molds.
3rd ed. Munich : Hanser, 2001. 632 p.
50. Behrens B.-A., Bouguecha A., Bonk C., et al. Process Chain for the
Manufacturing of Forging Dies and Molds by High-Speed Cutting and
Finishing. Production Engineering. 2010. Vol. 4. P. 545–552.
51. Urbikain G., de Lacalle L. N. L., Campa F. J., et al. Surface

88
Roughness Prediction in Ball-End Milling of Hardened Steels Considering the
Tool Parallel Axis Offset. International Journal of Machine Tools and
Manufacture. 2015. Vol. 98. P. 16–27.
52. Denkena B., Boehnke D., de Leon L. Active Chatter Control in
Milling Processes. CIRP Annals. 2008. Vol. 57, no. 1. P. 373–376.
53. Altintas Y., Lee P. A General Mechanics and Dynamics Model for
Helical End Mills. CIRP Annals. 1996. Vol. 45, no. 1. P. 59–64.
54. Budak E., Altintas Y., Armarego E. J. A. Prediction of Milling Force
Coefficients from Orthogonal Cutting Data. Journal of Manufacturing Science
and Engineering. 1996. Vol. 118, no. 2. P. 216–224.
55. Lazoglu I., Boz Y., Erdim H. Five-Axis Milling Mechanics for
Complex Sculptured Surfaces. CIRP Annals. 2011. Vol. 60, no. 1. P. 117–120.
56. López de Lacalle L. N., Lamikiz A., Muñoa J., Sánchez J. A. The
CAM as the Centre of Gravity of the Five-Axis High-Speed Milling of Complex
Parts and Molds. International Journal of Production Research. 2007. Vol. 45,
no. 3. P. 677–700.
57. Toh C. K. Design, Evaluation and Optimization of Cutter Path
Strategies When High Speed Machining Hardened Mold and Die Materials.
Materials & Design. 2005. Vol. 26, no. 6. P. 517–533.
58. Kim G. M., Kim B. H., Chu C. N. Estimation of Cutter Deflection
and Form Error in Ball-End Milling Processes. International Journal of Machine
Tools and Manufacture. 2003. Vol. 43, no. 9. P. 917–924.
59. Denkena B., Henning H., Lorenzen C. Advanced Cutting
Technologies. CIRP Annals. 2011. Vol. 60, no. 2. P. 631–653.
60. Ozel T., Thepsonthi T., Ulutan D. Experiments and Finite Element
Simulations on Micro-Milling of Ti-6Al-4V Alloy: Predictions of Cutting
Forces, Tool Wear, and Surface Integrity. International Journal of Advanced
Manufacturing Technology. 2011. Vol. 55. P. 213–223.
61. Denkena B., Köhler J., Kästner J. Tool Wear and Surface Integrity in

89
Milling of Hardened Tool Steel. Production Engineering. 2010. Vol. 4. P. 165–
171.
62. Schulz H., Moriwaki T. High-Speed Machining. CIRP Annals. 1992.
Vol. 41, no. 2. P. 637–643.
63. Toh C. K. A Study of the Effects of Cutter Path Strategies and Cutting
Conditions in the High-Speed Finish Milling of Inclined Hardened Steel.
Journal of Materials Processing Technology. 2004. Vol. 152. P. 346–356.
64. Quintana G., Ciurana J. Chatter in Machining Processes: A Review.
International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2011. Vol. 51, no. 5.
P. 363–376.
65. Brecher C., Esser M., Witt S. Interaction of Manufacturing Process
and Machine Tool. CIRP Annals. 2009. Vol. 58, no. 2. P. 588–607.
66. Byrne G., Scholta E. Environmentally Clean Machining Processes —
A Strategic Approach. CIRP Annals. 1993. Vol. 42, no. 1. P. 471–474.
67. ДСТУ 8302:2015. Інформація та документація. Бібліографічне
посилання. Загальні положення та правила складання. Київ : ДП
«УкрНДНЦ», 2016.
68. ДСТУ 3008:2015. Інформація та документація. Звіти у сфері
науки і техніки. Структура та правила оформлювання. Київ : ДП
«УкрНДНЦ», 2016.
69. ДСТУ ISO 4287:2012. Геометричні характеристики виробів
(GPS). Структура поверхні: профільний метод. Терміни, визначення та
параметри структури поверхні. Київ : Мінекономрозвитку України, 2014.
70. Методичні рекомендації до підготовки, написання та захисту
кваліфікаційної роботи для здобувачів освітнього рівня «магістр» за
спеціальністю 131 - «Прикладна механіка», освітні програми «Технології
машинобудування» та «Обробка металів за спецтехнологіями» усіх
навчання [Електроне видання] / Уклад.: Г.В. Канашевич, О.О.
Коваленко, Є.В. Хижняк; М-во освіти і науки України, Черкас. технол. ун-

90
т. – Черкаси : ЧДТУ, 2023.

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets